Dronetechnologie vergroot bereik van mobiele IoT

Onbemande luchtvaartuigen, beter bekend als 'drones', zijn veranderd de droom van de gebroeders Wright van een bemande vlucht op zijn oor door onbemande vliegmachines in de luchtwegen te introduceren.

Drones kunnen voor verschillende doeleinden worden gebruikt, van de plechtige taak van oorlogvoering op afstand tot de capriolen van amateurvliegers. Maar er zijn veel meer drone-activiteiten die de kloof tussen militair gereedschap en speelgoed voor hobbyisten opvullen, aangezien bedrijven de operationele en economische voordelen van drone-functies beginnen te waarderen.

Drones variëren in grootte van amper een voet lang tot de grootte van een klein vliegtuig, afhankelijk van de taak die voorhanden is. Van die taken zijn enkele van de meer intrigerende toepassingen verschenen in Internet of Things/Industrial IIoT/IIoT-omgevingen. Drones kunnen effectief mobiele IoT-eindpunten toevoegen om een ​​netwerk uit te breiden dat verder gaat dan wat anders fysieke beperkingen zouden zijn. Dit is van cruciaal belang geworden omdat veel bedrijfsprocessen zich aan de rand van het netwerk afspelen. Op zijn beurt heeft drone-technologie de mogelijkheden van veel mobiele IoT-apparaten uitgebreid naar nieuw terrein aan de rand.

"Ik denk dat drones in hoge mate IoT-apparaten zijn en dat er veel overlap is op het gebied van technologie en ook klanten en gebruiksscenario's", merkte Adam Bry op, CEO van Skydio, een fabrikant van hardware en software voor drones in Redwood City, CA.

Drones, ook wel onbemande luchtvaartuigen (UAV) of onbemande vliegtuigsystemen (UAS) genoemd, zijn op unieke wijze in staat om locaties te verkennen en te rapporteren die op andere manieren mogelijk ontoegankelijk zijn. In een IoT-omgeving kan een drone fungeren als een mobiele sensor om gegevens te verzamelen en terug te sturen naar een cloud-app of een andere analyseservice.

Drones kunnen ook worden gebruikt als inspectieapparatuur op afstand om IoT-eindpunten en andere componenten te helpen onderhouden. Een drone kan bijvoorbeeld de fysieke toestand van op torens gebaseerde sensoren of andere op het IoT aangesloten apparatuur controleren, waardoor potentieel gevaarlijke persoonlijke inspecties overbodig worden. In sommige gevallen is het mogelijk om een ​​drone in te zetten voor de noodzakelijke onderhoudswerkzaamheden of reparaties aan het apparaat. Het is in ieder geval een snelle, veilige en voordelige manier om kritieke apparatuur in de gaten te houden.

Dronemarkt  groeit

Onderzoeksbureau Gartner voorspelde groei voor commerciële drones. "In 2020 zullen de wereldwijde leveringen van Internet of Things (IoT) enterprise-drones (gedefinieerd als vliegende drones) in totaal 526.000 eenheden bedragen, een stijging van 50% ten opzichte van 2019", noteerde Gartner in zijn Forecast Analysis:IoT Enterprise Drone Shipments, Wereldwijd . "Wereldwijde verzendingen zullen tegen 2023 naar verwachting 1,3 miljoen stuks bereiken."

"Plots is het tempo opgevoerd", zegt David Benowitz, hoofd onderzoek bij DroneAnalyst. "We hebben de afgelopen jaren veel meer industriële toepassingen gezien en daar vindt veel versnelling plaats. Maar weet je, in de afgelopen vier of vijf jaar geleden hebben we met name veel volwassenheid gezien in drone-technologie en dat heeft geleid tot veel … bedrijfsadoptie.”

Klantacceptatie volgt ook met marktprognoses. In een onderzoek uitgevoerd door DroneDeploy, een leverancier van dronesoftware, onder 140 van zijn klanten, zei 53% dat ze verwachtten de uitgaven voor drones en dronesoftware in 2020 te verhogen. De bevindingen van het bedrijf, gedetailleerd in zijn ” State of the Drone Market 2020:Scale and Growth”-rapport, merkte ook op dat minder dan 5% van de respondenten verwachtte de uitgaven voor drones te verminderen.

Ondanks dit veelbelovende nieuws is dronetechnologie een opkomende industrie, zij het met potentieel en ruimte om te groeien, vooral in IoT-omgevingen. "Het is... nog steeds het Wilde Westen, echt vanuit een product- en technologieperspectief," zei Bry.

Hoe dronetechnologie wordt gebruikt en waarom

Het Gartner-rapport geeft aan dat drones momenteel het meest worden gebruikt door de bouwsector, gevolgd door brandbewakingsdiensten, verzekeringsmaatschappijen en politiediensten. Verwacht wordt dat al deze sectoren de komende jaren hun gebruik van drones zullen verdubbelen.

Een onderzoek uitgevoerd door Drone Industry Insights (DII), waarvan de resultaten zijn gepubliceerd in het rapport "Drone Industry Barometer 2020" van de marktonderzoeksorganisatie voor drones, gaf aan dat inspectie/onderhoud de belangrijkste drone-use case was, zoals opgemerkt door 35% van de drone-serviceproviders en 18 % zakelijke gebruikers, respectievelijk. Andere belangrijke toepassingen waren karteren (25%/16%), landmeten (15%/33%) en fotografie of filmen (16%/19%).

DII-respondenten beoordeelden hun redenen om drones in te zetten als zeer belangrijk, belangrijk en niet belangrijk. Zestig procent vond tijdsbesparing erg belangrijk, op de voet gevolgd door kwaliteitsverbetering (59%). 53 procent zei dat het verbeteren van de veiligheid op het werk erg belangrijk was en tot slot vond 47% kostenbesparingen erg belangrijk.

Een paar industrieën hebben pionierswerk verricht in het gebruik van drones als uitbreidingen op hun IoT-omgevingen of als aanvulling op andere gegevensverzamelingsprocessen.

Energiebedrijven voegen inspecties met drones toe aan hun uitgebreide IoT-infrastructuren. Drones kunnen gemakkelijk overvliegen en powerlines, windturbines en andere opwekkings- en transmissieapparatuur visueel scannen - taken die anders handmatig zouden moeten worden uitgevoerd of misschien helemaal niet uitvoerbaar zijn. De drone-mantra van sneller, goedkoper en veiliger maakt het gebruik ervan bijzonder aantrekkelijk voor elektriciteitsleveranciers.

Agribusiness vertegenwoordigt een andere drone-pioniersvertikaal. Grote boerderijen vertrouwen al op IoT-verbonden sensoren om watergift, bodemkwaliteit en andere belangrijke statistieken te meten. Maar veel boerderijen hebben door drones gedragen sensorapparatuur aan hun arsenaal toegevoegd. De drones verzamelen een deel van dezelfde informatie als de aangesloten sensoren, maar ze kunnen verder gaan dan meer basisinformatie met gegevens die zijn verzameld met behulp van geavanceerde technieken zoals infraroodfotografie en andere luchtfoto's.

De bouw- en verzekeringssector zijn ook van nature geschikt voor dronetechnologie, omdat het hen in staat stelt om sites en constructies gemakkelijk te inspecteren en zonder dat er werknemers ter plaatse aanwezig hoeven te zijn.

Skydio's Bry beschreef hoe het North Carolina Department of Transportation Skydio-hardware en -software gebruikt om de onderkanten en ondersteunende structuren van bruggen te inspecteren.

"Dit is een gebruikssituatie waarbij we in het verleden een zogenaamde snooper-truck gebruikten, een gigantisch stuk machine dat langs de bovenkant van de brug rijdt en vervolgens een persoon eronder hangt aan een grote vrijdragende arm, wat erg is." duur en gevaarlijk.” zei Bry.

Onnodig te zeggen dat het gebruik van een drone in plaats van de snooper-truck veel van de kosten en het gevaar van de vorige aanpak heeft vermeden. Het vermogen van de Skydio-drone om autonoom te werken is in dit geval van cruciaal belang, omdat de drone mogelijk buiten het gezichtsveld van de operator moet vliegen.

Drone-payloads

Gezien de verscheidenheid aan taken die drones aankunnen, moeten ze gespecialiseerde apparatuur bij zich hebben om zowel gegevens te verzamelen als de gegevens voor analyse naar IoT-eindpunten of andere faciliteiten over te dragen.

Basisuitrusting voor drones omvat navigatie- en communicatieapparatuur zoals GPS en Wi-Fi of LTE-radio's om gegevens te verzenden.

Camera's - van foto- en videocamera's tot meer geavanceerde beeldapparatuur - zijn ook basiscomponenten van de toolsets van drones. Afhankelijk van hun toepassingen kunnen drones ook warmte- of vochtdetectieapparatuur vervoeren. Beeldgegevens kunnen nu in realtime worden verwerkt, waardoor drones eruitzien als elk ander apparaat voor het verzamelen van gegevens dat is aangesloten op een IoT.

Drones kunnen ook worden gebruikt om goederen te vervoeren, zoals het duidelijkst wordt aangetoond door Amazon's tests van op drones gebaseerde levering van online verkoopartikelen.

Overwegingen bij de implementatie van drones

Drones zijn doorgaans uitgerust met twee soorten software. De software die nauw verbonden is met de drone-hardware manipuleert de drone en de uitrusting om hem in de lucht te houden en verbindt hem terug met een operator die de vliegroute van de drone bestuurt. Het tweede type software is de applicatie:de programma's waarmee de drone zijn specifieke taak kan voltooien en relevante informatie kan verzamelen.

Momenteel zijn er geen normen voor de besturing of de applicatiesoftware, dus een potentiële koper moet zich ervan bewust zijn dat de applicatiesoftware meestal moet worden aangepast om te werken met de drone van een specifieke fabrikant en zijn basisbesturingssysteem. Als gevolg hiervan moet u ervoor zorgen dat de software die u nodig heeft, ook daadwerkelijk kan draaien op de drone-hardware die u van plan was aan te schaffen. Skydio brengt bijvoorbeeld sommige applicatiesoftware op de markt, zoals Skydio 3D Scan en Skydio House Scan, met zijn drones, en werkt ook samen met externe drone-softwaremakers voor andere toepassingen. En natuurlijk moet een potentiële gebruiker bevestigen dat het formaat van de gegevens die de drone verzamelt en verspreidt, consistent is met andere formaten die momenteel worden gebruikt door de reeds bestaande data-analyseprogramma's. Er kan wat integratiewerk nodig zijn.

Elke fabrikant heeft over het algemeen zijn eigen SDK's [softwareontwikkelingskits] die werken als API's [interfaces voor applicatieprogrammering], zodat je verschillende apps kunt installeren, verschillende bedieningselementen kunt gebruiken en verschillende automatiseringen kunt toepassen", aldus Benowitz.

Een andere overweging is het type communicatie waarmee de drone is uitgerust en hoe gemakkelijk deze kan worden geïntegreerd met een bestaande IoT- of andere netwerkomgeving.

"Er zijn propriëtaire vormen van communicatie, en de meeste communicatie tussen drones en afstandsbedieningen is eigendom", zegt Benowitz, "en over het algemeen is het versleuteld onder AES-256."

Hoewel de meeste drones wifi of een eigen variant van die standaard gebruiken, is LTE-breedband een dreigend alternatief. Dit kan mogelijk worden gemaakt door een sim-chip in de drone op te nemen, waardoor hij gebruik kan maken van 4G- of 5G-technologie om zijn operationele bereik aanzienlijk uit te breiden.

"Ik denk dat LTE na verloop van tijd een echt cruciaal ingrediënt voor de industrie zal worden", zei Skydio's Bry.

Het vergroten van het bereik is niet alleen een technologische hindernis. FAA-voorschriften beperken momenteel vliegende drones "buiten de visuele lijn" en boven mensen of 's nachts. Om een ​​drone onder een van deze omstandigheden te besturen, is een vrijstelling van de FAA vereist en moet je mogelijk slagen voor een test die de pilootvaardigheden van een operator aantoont.

Nog een ander probleem met het bereik is de levensduur van de batterij. De batterij moet de vlucht en gegevensverzameling en -overdracht van de drone van stroom voorzien, dus een korte levensduur van de batterij betekent kortere en frequentere missies. De batterijtechnologie is verbeterd en - net als bij andere op batterijen werkende transportapparaten - krijgt de technologie veel aandacht en ontwikkeling. Een Frans bedrijf, xSun, probeert het batterijprobleem aan te pakken door zijn drones uit te rusten met zonnecellen.

"Ik zou zeggen dat de levensduur van de batterij voor de meeste toepassingen geen groot probleem is", merkte Benowitz op. "Als je een geautomatiseerde beeldvormingsmissie doet, zijn de drones voldoende geautomatiseerd, waarbij wanneer je batterijen moet verwisselen, het gewoon terugkomt, je de batterij verwisselt en het zal weer zijn werk doen."

Andere ontwikkelingen om op te letten zijn onder meer geavanceerde docking-apparaten die autonome drones kunnen opladen en lanceren, en verkeersbeheersystemen die geavanceerdere vluchtcontroles zullen bieden.

De prijsstickers van drones variëren

Gezien wat ze in bepaalde omgevingen kunnen bereiken, kunnen drones uiterst voordelige oplossingen zijn, vooral als de alternatieven bemande vluchten in helikopters of andere vliegtuigen zijn.

De kosten van een drone hangen grotendeels af van de toepassing ervan:wat er van hem wordt verwacht, voor hoe lang en onder welke omstandigheden. Dat gezegd hebbende, een commerciële drone kan bijna net zo goedkoop zijn als een consumentenmodel, en kost ongeveer duizend dollar. Drones die bedoeld zijn voor industrieel gebruik zijn natuurlijk duurder, maar vallen over het algemeen nog steeds in het bereik van "duizenden dollars" in plaats van tienduizenden.

"Er is een groot bereik - de meeste aankopen vallen echter nog steeds in de prijsklasse van $ 1.000 tot $ 2.000," zei Benowitz.

Voor de meeste bedrijven zou dat bescheiden prijskaartje van drones een zeer betaalbaar alternatief maken als aanvulling op een IoT/IIoT-infrastructuur.