تُمكِن الفحوصات الدورية لخطوط الكهرباء من القضاء الفعّال على المخاطر أو الخسائر الكامنة المحتملة، وضمان التشغيل الآمن لخطوط النقل الكهربائي. ومع ذلك، فإن الفحص اليدوي لخطوط الكهرباء يتطلب جهدًا بدنيًّا عاليًا وكفاءة منخفضة، كما أن أعمال الفحص الخاصة بخطوط الجهد العالي تنطوي على مخاطر جسيمة، ولا توجد حتى الآن أي حلول فعّالة لفحص خطوط الكهرباء التي تعبر التلال القاحلة والوديان العميقة. وفي هذه المرحلة، ظهر رادار الليدار الجوي (Airborne Lidar) ليكون الحل الأمثل، وأظهر كفاءته البارزة. وقد بدأ قطاع الطاقة في السنوات الأخيرة بقبول هذه التقنية تدريجيًّا واعتمادها على نطاق واسع. فما هو رادار الليدار المحمول جوًّا بواسطة الطائرات المُسيرة؟ وما هي مبادئ عمله وخطوات إجراء فحص خطوط الكهرباء باستخدام طائرة مسيرة مزودة بتقنية الليدار؟ وفي أي المجالات يمكن أن يلعب دورًا فعّالًا؟
ما هو رادار الليدار؟
ليدار (LiDAR)، وهي اختصار لعبارة Light Detection and Ranging (كشف الضوء وقياس المسافات)، وتجمع بين تقنيتي كشف الليزر وقياس المسافات، حيث تدمج تقنية الليزر مع أحدث تقنيات الكشف الضوئي، وتستخدم شعاع الليزر كمصدر للإشعاع، وتُرسل نبضات ليزر عالية التكرار نحو الهدف المراد كشفه للحصول على موضعه المكاني. وعادةً ما تدمج أنظمة الليدار تقنية قياس المسافات بالليزر، وتكنولوجيا تحديد المواقع العالمية (GPS)، وتكنولوجيا القياس بالقصور الذاتي (IMU)، مما يسمح لها بالتقاط المعلومات المكانية ثلاثية الأبعاد الخاصة بالهدف مباشرةً وبسرعةٍ عاليةٍ وبشكلٍ نشطٍ ودقيقٍ، مع كثافة بيانات ودقة عالية جدًّا. واستنادًا إلى هذه المزايا في جمع البيانات، تُصنَّف تقنية الليدار مع تقنيتي التصوير الطيفي والرادار التصويري ضمن أبرز ثلاث تقنيات رائدة في مجال رصد الأرض.
يمكن تقسيم رادار الليدار حسب المنصة المستخدمة إلى: ليدار فضائي، وليدار جوي، وليدار أرضي.
يُستخدَم الليدار الفضائي أساسًا في مجالات الفضاء والتجارب العلمية. فعلى سبيل المثال، أطلقت وكالة ناسا نظام قياس ارتفاع الجيولوجيا بالليزر (GLAS) على متن القمر الصناعي ICESat-1 عام ٢٠٠٣، كما زُوِّد القمر الصناعي تشانغْ إِه-١ الذي أُطلق عام ٢٠٠٧ بمقياس ارتفاع بالليزر.
أما الليدار الأرضي فيُستخدَم أساسًا في إنشاء نماذج دقيقة ثلاثية الأبعاد للمعالم، وهو مناسب للتطبيقات ذات النطاق المحدود.
ويستخدم الليدار الجوي منصات مثل الطائرات المُسيرة أو المروحيات. ولنبضات الليزر عالية التكرار خاصية الاختراق، إذ يمكنها اختراق غطاء الغابات الكثيف للوصول إلى المعلومات المتعلقة بطبقة النباتات السفلية تحت المظلة. وهذه الخاصية تجعله مناسبًا جدًّا لجمع المعلومات ثلاثية الأبعاد في المناطق الضيقة أو المغطاة بالنباتات أو ذات التضاريس المعقدة، ويوفر دعمًا تقنيًّا قويًّا لبناء الشبكة الكهربائية الرقمية وفحص سلامة خطوط النقل. كما يمكن تطبيق هذه التقنية في جميع مراحل المشروع، بدءًا من تخطيط مسار الشبكة ومسحها وتصميمها وإنشائها، وانتهاءً بالإدارة الرقمية اللاحقة وتشغيل الشبكة وصيانتها بأمان. .
دعونا نلقي نظرةً على كيفية تقديم الليدار الجوي الدعم التقني لبناء خطوط النقل الرقمية وفحص سلامة خطوط النقل.
ما هي مبادئ عمل رادار الليدار وخطوات تشغيله؟
وباستخدام نتائج بحث وانغ تشنغ كمثال، يُظهر فريق من الباحثين التابعين لمعهد الاستشعار عن بُعد والكواكب الرقمية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تطبيق ليزر الليدار الجوي في إنشاء الشبكة الكهربائية الرقمية وفي فحص سلامة خطوط النقل، ويقدّم أول وحدة فحص ليزرية مجانية طوّرها الفريق، وهي وحدة فحص الطاقة المدمجة في برنامج معالجة بيانات سحابة النقاط الرادارية المسمى “مكعب روبيك لسحابة النقاط”.
- مبدأ عمل ليزر الليدار الجوي.
وضع التشغيل ومبدأ عمل ليزر الليدار الجوي (الشكل ١)، أي أن نظام قياس المسافات بالليزر يطلق نبضات ليزرية عالية التردد بشكل نشط نحو الهدف المراد كشفه، ويحصل مباشرةً على المسافة والميل وخشونة السطح ومعامل الانعكاس لسطح الجسم الأرضي. وتتم بعد ذلك معالجة هذه البيانات لتوليد إحداثيات مكانية ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة، أي ما يُعرف بـ«سحابة النقاط». فكل نقطة في بيانات سحابة النقاط الليزرية لا تحتوي فقط على معلومات الإحداثيات الأفقية (س، ص)، بل تحتوي أيضًا على معلومة الارتفاع، أي القيمة (ع)، كما يمكن عرض هذه السحابة وقياسها من زوايا مختلفة، وحساب مساحة السطح والحجم وغيرها من الخصائص للمستهدف الممثل بواسطة سحابة النقاط، وهذه هي الميزة الكبرى التي يتمتع بها رادار الليزر مقارنةً ببيانات الاستشعار عن بُعد الضوئي والمايكروويفي التقليدية. ويوضح الشكل ٢ بيانات سحابة النقاط الليزرية الأصلية الخاصة بممر خط نقل الجهد العالي.
يجب أن تكون مسجّلاً دخولاً لنشر تعليق.