Будівництво з ноутбуком:
що таке 3D-мапінг і як він допомагає прокладати сучасні тепломережі
Тепломережі — як невидима кров міста: допоки вони працюють як слід, навряд хто з містян зайвий раз про них подумає. Якщо щось не так — вулиці заливає окропом, а квартири лишаються холодні.
Проектувати, будувати та обслуговувати ці мережі — непросте завдання, але останні роки в Україні й у світі його полегшують технології. За допомогою дронів, камер, ноутбуків, і навіть телефонів спеціалісти створюють тривимірні моделі локацій та самих тепломереж, щоб спростити їхнє будівництво або ремонт.
У спільному проекті з партнерами компанії AMD розповідаємо, як 3D-моделювання допомагає проектувати, будувати та обстежувати тепломережі в Україні; для чого це потрібно та яка техніка й софт залучені у такому масштабному і важливому для будь-якого сучасного міста завданні.
У межах спецпроекту співзасновник DroneUA Валерій Яковенко демонструє наочний приклад того, як це працює, а також тестує в роботі ноутбук ASUS ROG G513QY-HQ008 на базі процесора AMD Ryzen™ 9 5900HX із графічною відеокартою AMD Radeon™ RX 6800M.
Як працюють
тепломережі в Україні
Теплові мережі, тобто сукупність обладнання, за допомогою якого тепло подається від виробника до домівок, підприємств, шкіл, лікарень, бувають різні. Якоюсь мірою їхня структура схожа на кровообіг людини: є магістральні мережі, що подають теплоносій (гарячу воду або пару) від джерела енергії до розподільчих станцій, є місцеві теплові мережі, що доносять тепло до споживача, є ізольовані та загальні й т.д.
Такі теплопроводи можуть йти над землею, але найчастіше їх прокладають під землею, у колекторах та інших підземних каналах, разом із міськими комунікаціями (водою, кабелями зв’язку або електричними кабелями). Якщо спуститися у такий колектор (цього краще не робити, якщо ви не співробітник оператора тепломережі), там майже завжди буде тепло, темно та не надто просторо, а отже, ремонтувати таку мережу — не так легко. Підземні мережі — краще захищені, наприклад, від впливу погоди, але й доступ до них через це утруднений.
Таких теплопроводів в Україні — десятки тисяч кілометрів. Їхній стан не завжди задовільний: до третини мереж експлуатуються понад 25 років. Тож потреба проектувати, будувати та лагодити такі мережі є постійною. Саме тому нові технології, які полегшують спеціалістам цю роботу, мають високий попит.
Як нові технології
допомагають у роботі тепломереж
У світі високотехнологічні гаджети вже давно залучають до роботи із тепломережами (і ширше — з усіма індустріальними об’єктами): у Франції, США, Японії Німеччині, Британії та багатьох інших країнах. Наприклад, у Франції вперше використали дрон зі встановленим тепловізором для моніторингу тепломережі ще 2016 року.
Україна в цьому плані не пасе задніх. Київське комунальне підприємство «Київтеплоенерго» ще 2020 року проводило моніторинг стану тепломереж за допомогою дронів та тепловізора. Так можна було шукати передаварійні ділянки, виявляти несанкціоновані підключення тощо.
А в лютому 2022 року компанія спробувала складніше завдання: за допомогою дрона провести діагностику тепломережі житлового масиву Відрадний, яка проходила під дорожнім полотном. Були дані про те, що є ризик прориву магістральної мережі у місці, до якого не так легко доступитися.
Якби шукали по-старому, вручну, довелося би перекривати дорогу, зупиняти транспорт. Дрон з тепловізором впорався із завданням з повітря: камера «бачить», які об’єкти виділяють тепло, а отже, й потенційні ділянки з витоками, наприклад, через тріщини або пошкоджену ізоляцію труб. Це дає змогу планувати й проводити ремонт тепломережі ще до того, як сталася халепа.
Ще одне важливе завдання, у якому комунальні служби покладаються на звичайні дрони з ноутбуками та телефонами: 3D-моделювання тепломереж та локацій, де вони будуються. Йдеться про створення тримірної моделі інфраструктури або місцевості, де її будують, за допомогою дрона або телефона, потужного ноутбука та спеціалізованого софта (один із розробників софта для 3D-мапінгу — швейцарська компанія Pix4D.
Ця футуристична технологія для світу вже також не надто нова: її практикують щонайменше кілька років.
Ця технологія — зручна у використанні, не потребує дорогого обладнання і буквально економить компаніям, що займаються трубопроводами, мільйони доларів.
Як AIN.UA розповіли у Pix4D, її широко використовують для будь-якої інфраструктури, яка проходить під землею: газових та електромереж, водогону та тепломереж. Наприклад, нею користується сингапурська компанія HSC, яка займається будівництвом трубопроводів для різного типу мереж. Компанія, яка вже 25 років на цьому ринку, багато уваги приділяє дослідженням та документуванню мережі. І тут у пригоді стає 3D-моделювання, або ж 3D-мапінг.
Як це працює? Щоб прокладати трубопроводи, у Сингапурі потрібно отримати купу дозволів. Потім починається традиційна робота з перекриттям доріг, підготовки локації, досліджень та, власне, побудови трубопроводу. Документація цих процесів має відбуватися швидше, аби не створювати незручності містянам та транспорту. Тут використовується портативний 3D-сканер, приєднаний до iPhone або iPad.
За його допомогою спеціалісти HSC оперативно знімають локації, створюючи їхні повні цифрові 3D-копії у програмі Pix4D. Такі 3D-моделі — точні, зручні у використанні, і можуть використовуватися для оцінки обсягу роботи та її аналізу. Робочим не потрібно зайвий раз їздити на локації: адже усі карти доступні в онлайні.
Усі робочі процеси з планування та побудови мережі в такий спосіб пришвидшуються. Наприклад, випробувальні розкопки. Вони складають 10% від усіх розкопок, які проводить HSC. На рік вартість таких операцій може складати до $1,8 млн, або ж 67 200 годин роботи. За допомогою 3D-моделей компанія пришвидшує такі операції на 30-50%. А це загалом підвищує продуктивність прокладання труб на 5%.
А як в Україні?
У світі для таких задач 3D-моделювання використовують уже кілька років. В Україні є ще прихильники «старих методик», але і нова технологія завойовує ринок. Про це AIN.UA розповідає співзасновник компанії Drone.UA Валерій Яковенко. Адже замовники таких послуг дедалі більше вбачають у них переваги.
Хай Україна і не першою спробувала 3D-мапінг у побудові тепломереж і загалом промислової інфраструктури. Але в нашого ринку — один із найкращих показників по швидкості сприйняття та впровадження подібних нових методів, відзначає експерт.
Як і в прикладах, що ми вже наводили, дрони, телефони та іншу техніку використовують в Україні для проектування, оцінки, моніторингу та контролю за стадіями проекту будівництва.
Так, за допомогою дронів або мобільних телефонів спеціалісти можуть збирати дані для подальшого аналізу та проектування мережі, наприклад, базову інформацію про актуальний стан поверхні, де її планують будувати.
Яка саме техніка та софт потрібні для подібних завдань?
Насправді це один з очевидних плюсів даної технології, адже техніка, яку використовують для 3D-моделювання, не дуже складна або спеціалізована. У прикладі про Сингапур, що ми наводили вище, це робили за допомогою GNSS-приймача та телефона або планшета. У пригоді також стане дрон та потужний ноутбук. Для створення самої 3D-моделі українські експерти, як і їхні іноземні колеги, використовують софт Pix4D.
Програми для обробки сирих даних — той самий Pix4D, а також подальший імпорт до аналогів Agisoft Photoscan, Reality Capture, Context Capture.
«Для 3D-моделювання можна використовувати GNSS-приймачі з технологією RTK, або дрони з цією ж технологією, або ж навіть додаток до телефону, що покращує точність знімання. За потреби використовують тахеометри та теодоліти», — розповідає Валерій.
Як це все працює?
На прикладі завдання зі створення 3D-карти поверхні робота йде так:
За допомогою дрона або телефона з
вбудованим LiDAR проводять зйомку
території.
Завантажують знімки та супутні дані, програма зчитує інформацію про положення й орієнтацію.
Далі відбувається вирівнювання та пошук однакових точок: програма аналізує зображення, шукає однакові точки і, виходячи з орієнтації знімків, знаходить відстані до точки.
Таким чином, аналізуючи сотні знімків і
знаходячи тисячі точок, програма отримує
дані про поверхню та будує розріджену
хмару точок. Це основа під майбутню 3D-карту.
З цієї хмари програма будує щільну 3D-хмару точок. Після чого аналізує дані з LiDAR (якщо вони є) та порівнює із щільною хмарою точок: доповнює або видаляє помилкові значення.
Методом тріангуляції точки об’єднуються в
суцільну поверхню, після чого програма
розраховує текстури за даними фотографій:
у результаті виходить суцільна 3D-модель
поверхні з її текстурою.
Як ця технологія
показала себе «в полях»
Валерій Яковенко із командою протестували цю технологію із використанням ноутбука
ASUS ROG G513QY-HQ008 на базі процесора AMD Ryzen™ 9 5900HX із графічною відеокартою AMD Radeon™ RX 6800M та телефона з вбудованим LiDAR.
Зняті зображення обробляли у програмі Pix4D. На більшості етапів 3D-мапінгу (від пошуку точок і до 3D-карти) з текстурою ноутбука показав кращі показники зі швидкості роботи, ніж пристрій, із яким команда працювала до того.
Процесор
AMD Ryzen™ 9 5900HX
Кількість ядер CPU
8
Кількість потоків
16
Частота
від 3.3 ГГц до 4.6 ГГц
Об'єм кеш-пам'яті L2-L3
4Mб — 16Mб
Дискретна відеокарта
AMD Radeon™ RX 6800M
Кількість обчислювальних блоків
40
Ігрова частота
2300 МГц
Пам’ять (GDDR6)
12 Гб
Ширина шини пам'яті
192-bit
Технології
AMD Smart Access Memory та AMD SmartShift Technology
За словами Валерія, розрахунки за допомогою процесора AMD Ryzen™ 9 5900HX відбуваються швидко, окрім того, плюсом є 1 ТБ SSD, що корисно для зберігання великої кількості важких графічних файлів. Серед інших бонусів ноутбука він відзначив:
-
візуально гарний дизайн ноутбука з цікавою підсвіткою та безрамковою системою;
-
безумовний плюс: великий блок живлення та рознім Type-С;
-
швидкий у користуванні, зі швидким відгуком та реакцією під час роботи із професійним софтом;
-
оснащений гарною матрицею екран, із роздільною здатністю у 2К, що важливо під час роботи з «важкою» графікою;
-
ідеально підійде для любителів ігор та комп’ютерних ентузіастів.
Загалом, говорячи про створення 3D-карт, Яковенко відзначає, що чим потужніший ноутбук, тим краще, адже це економить час та гроші.
І ось ASUS ROG G513QY-HQ008 на базі процесора AMD Ryzen™ 9 5900HX із графічною відеокартою AMD Radeon™ RX 6800M успішно пройшов тестування та цілком підходить для роботи зі створення 3D-моделей тепломереж.
Яке майбутнє чекає
на цю технологію
Раніше ми вже писали про те, як 3D-мапінг впливає на ефективність роботи з тепломережами: економить час, кошти та зусилля робочих. 3D-моделі територій та мереж є точними й акуратними цифровими репліками, для роботи з якими спеціалістам не потрібно полишати офіс або ж перекривати дорогу та копати траншеї.
Яковенко впевнений, що у технології цікаве майбутнє, адже вона дозволяє економити час та підвищує безпеку людей:
Технології ще є куди розвиватись: зараз, наприклад, використання телефонів для 3D-мапінгу лише набуває популярності (раніше так само було і з дронами). А що більше доступних пристроїв можна залучити до такої роботи, то швидше поширюватиметься технологія. І, звісно, швидше, безпечніше та надійніше будуватимуться тепломережі й інша інфраструктура, яка робить міста та села теплими й затишними.
«Час на польові роботи зменшується, зростає безпека праці та виробників, економиться час простою виробництва, особливо, якщо йдеться про роботу з дроном, який здатен швидко обробляти великі площі. Більша частина роботи виконується не “в полі”, а в офісі, та завдяки доступності може бути розподілена на команду», — пояснює він.
Дякуємо партнерам UNIT.City за підготовку локації для зйомок
та як у ньому заробляти
