Staub und Rauch: worauf sich eine Drohne verlässt, wenn die Luft selbst undurchsichtig ist

Feine Schwebeteilchen streuen Licht. Bilder werden milchig, und je mehr Licht Sie zugeben, desto stärker leuchten die nahen Partikel und verdecken, was dahinter liegt. LiDAR-Impulse prallen an Partikeln ab und liefern Punkte, die wie eine Wand mitten in der Luft aussehen. Staub setzt sich außerdem am Fluggerät ab und verstopft Motoren, Sensorfenster und Kühlwege.

Die Antworten lauten: Sensoren wählen, die der Streuung widerstehen, Fluggeräte bauen, die Staub weder aufwirbeln noch ansaugen, und den Zeitpunkt wählen. Langwelligere Wärmebildkameras und Millimeterwellenradar werden von feinen Partikeln weniger beeinträchtigt als sichtbares Licht. Eine LiDAR-Verarbeitung, die nur den letzten Rückimpuls behält, kann viele Partikelpunkte herausfiltern.

Staub und Rauch sind in geschlossenen Räumen am dichtesten: Asche in Kesseln und Öfen, Ruß in Schornsteinen, Gesteins- und Kohlenstaub in Bergwerken sowie schlecht belüftete oder im Bau befindliche Tunnel. Alle überschneiden sich mit Dunkelheit und GNSS-Ausfall, sodass den Sensoren wenige Alternativen bleiben.

• Den Staub erst absetzen lassen: Fliegen Sie nach der Belüftung im Anschluss an die Abschaltung ein oder nach dem Befeuchten und Reinigen. Bitten Sie den Standort, die Drohneninspektion in seinen Arbeitsplan aufzunehmen.
• Die Sensorkombination festlegen: Brauchen Sie Bilder im sichtbaren Bereich, oder genügt eine Temperaturkarte? Bei dichtem Staub erfassen Sie zuerst mit Wärmebild und LiDAR und machen Nahaufnahmen nur dort, wo die Sicht es zulässt.
• Verstellbare Beleuchtung wählen: Lassen sich Helligkeit und Richtung ändern, und sind die Leuchten abseits der Kamera montiert?
• Wartung nach dem Flug zur Routine machen: Reinigen Sie Motoren, Lager und Sensorfenster jedes Mal und protokollieren Sie die Betriebsstunden an staubigen Standorten, um den Teiletausch zu planen.
• Verbindung und Rückzug planen: Legen Sie fest, ob bei Sichtverlust gehalten oder der aufgezeichnete Weg zurückverfolgt wird. Sich auf manuelles Steuern durch dichten Rauch zu verlassen ist ein gefährlicher Plan.
• Auch die Mannschaft schützen: Wer das Fluggerät zurückholt, wird mit Staub bedeckt. Nehmen Sie Atemschutz und weitere persönliche Schutzausrüstung in das Verfahren auf.

Flüge in Kesseln oder Grubenstrecken gelten in Japan oft als Innenraumflüge und fallen nicht unter die Flugregeln des Luftrechts. Doch staubige Standorte haben Arbeitsschutzregeln: Staubschutzmaßnahmen, Atemschutz sowie Prüfungen auf Sauerstoffmangel und Gas in engen Räumen. Kohlen-, Metall- und Getreidestaub können von sich aus explodieren, und eine Drohne mit Akku und Motoren kann eine Zündquelle sein.

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• Sichtprüfung durch dichten Staub: Kein Sensor kann Risse oder Wandverdünnung durch dichten Staub auflösen. Abzuwarten, bis er sich setzt, bleibt die beste Antwort.
• Radarbasierte Autonomie: Die Forschung zum Flug durch Staub mit Millimeterwellenradar schreitet voran, doch eine für Inspektionen auf engem Raum hinreichend genaue Kartierung befindet sich noch weitgehend im Forschungsstadium.
• Kleine, staubdichte Fluggeräte: Dichtet man sie ab, staut sich die Hitze; öffnet man sie, dringen Partikel ein. Das Gleichgewicht zwischen Kühlung und Staubschutz ist bei kleinen Zellen am schwersten zu finden.
• Flug in brennbarem Staub: Drohnen, die für den Einsatz in explosionsfähigem Staub zertifiziert sind, bleiben selten.

Drohnen, die in Kessel und Bergwerke einfliegen, fusionieren Radar, LiDAR und Wärmebild und behalten Position und Wände auch im Staub im Blick. Sie wählen Flugwege, die wenig aufwirbeln, und nutzen den Moment, in dem die Sicht aufklart, für Nahaufnahmen. Weit weniger Menschen steigen auf staubige Gerüste. Das ist der Ausblick der Redaktion.