Onderhoud onder water met drones

Veilig en nauwkeurig inspecties uitvoeren

In de 'search&rescue'-wereld worden al langer zogeheten 'onderwaterdrones' ingezet: robots met twee of meer propellers die snel en efficiënt mee kunnen zoeken naar vermiste mensen onder water of snel de omgeving ter plaatse in kaart kunnen brengen. Door technische ontwikkelingen worden deze drones ook steeds interessanter voor de onderhoudswereld, met name voor het uitvoeren van inspecties onder water.

ROV

Een onderwaterdrone valt onder de zogenaamde 'remotely operated vehicles', of kortweg ROV’s. Voertuigen dus die op afstand worden bediend. Die zijn al langer bekend in de vorm van robots die worden ingezet om inspecties uit te voeren in pijpleidingen of op andere moeilijk bereikbare plaatsen. Wanneer dit type robots gaat vliegen, worden het drones.

Industrial Maintenance schreef eerder al over de inzet van deze 'luchtdrones', die op dezelfde manier zijn in te zetten voor het uitvoeren van inspecties of zelfs het uitvoeren van bepaalde reparaties of metingen. Onderwaterdrones zijn echter relatief nieuw in de onderhoudssector, maar daar zal verandering in komen.

Een stukje geschiedenis

Eerst even terug in de tijd. Onderwaterdrones zijn oorspronkelijk afkomstig uit de 'search&rescue'-wereld, waar zij ondersteuning bieden bij het zoeken naar vermiste personen onder water. Daarbij bieden ze enkele belangrijke voordelen ten opzichte van de inzet van duikers.

Ten eerste is hun inzet veiliger. Gaat er bij een drone iets mis, dan gaat hij immers hooguit kapot. Een duiker die in moeilijkheden komt, kan een letsel oplopen of zelfs overlijden.

Met een drone werk je veiliger en sneller, en zie je makkelijker dan een duiker

Daarnaast kan een drone extreem snel worden ingezet. Na enkele eenvoudige handelingen kan die al te water worden gelaten en aan zijn zoektocht beginnen. Dit in tegenstelling tot duikers, die zich moeten omkleden, hun apparatuur moeten checken en bovendien beschikbaar moeten zijn. Voldoende getraind, fysiek in orde en beschikkend over de benodigde kennis en ervaring.

Tot slot werken onderwaterdrones veelal met sonar om beeld van de omgeving te krijgen. In tegenstelling tot duikers kan sonar eenvoudig en goed 'zien' in troebel water. Zeker wanneer het om vermiste personen gaat is dit erg belangrijk om de zoekactie te versnellen.

Onderhoud

In feite gelden deze voordelen ook voor onderhoud onder water: met een drone werk je veiliger en sneller, en je ziet makkelijker dan een duiker. De snelheid van inzet is hier misschien minder relevant, hoewel het aantal uren dat nodig is om een klus te klaren uiteindelijk wel medebepalend is voor de totale onderhoudskosten. Wat voor onderhoud evenwel nog relevanter is dan voor 'search&rescue', is de flexibiliteit en wendbaarheid van onderwaterdrones.

Ze zijn in principe naar iedere locatie te sturen wanneer de afmetingen dit toelaten, waarna de drone vervolgens zo is te positioneren dat de camera het gewenste beeld geeft. Dit is met de relatief grote mensenlichamen lang niet altijd mogelijk. Bovendien wordt een drone niet moe en heeft die geen last van concentratieverlies. Hij kan dus net zo lang ondersteboven of op een andere onhandige positie hangen als de gebruiker wil.

Het idee om onderwaterdrones ook in te zetten voor onderhoudsdoeleinden werd in eerste instantie vertaald in vrij grote drones voor het inspecteren van onder meer boorplatforms. Toen deze manier van inspecteren inderdaad bleek te werken, raakten de ontwikkelingen in een stroomversnelling. Onder andere het Canadese bedrijf DeepTrekker specialiseerde zich in onderwaterdrones en maakte ze vele malen compacter en intuïtiever te bedienen. Zodanig dat ze ook in binnenwateren zijn in te zetten (of in nog kleinere ruimtes) en daarbij door één man te bedienen zijn.

Opbouw onderwaterdrones
Een onderwaterdrone bestaat in de basis uit een stuk hardware en software. De hardware betreft de behuizing, de voeding (accu’s), de voortstuwing (twee tot meer propellers) en – afhankelijk van de toepassing – de meetapparatuur. De software zorgt ervoor dat de drone op afstand kan worden bestuurd en bovendien stabiel en beheersbaar blijft. Ook wanneer het water wild is of de stroming sterk.

Afhankelijk van de toepassing is de drone voorzien van uiteenlopende detectieapparatuur. Variërend van laser en sonar tot 4K-camera’s voor het maken van foto’s en films. Veelal worden hiermee visuele inspecties uitgevoerd. Zo wordt er met onderwaterdrones gezocht naar beschadigingen, verzakkingen, missende onderdelen of degradatie. Sonar helpt daarbij niet alleen om door troebel water te zien, maar stelt de onderwaterdrone ook in staat om door de wanden van buizen heen te kijken. Op deze manier is te controleren of zich in de buizen van afvalwatersystemen slib bevindt en zo ja: hoe dik deze laag is. Maar ook andere sensoren zijn te gebruiken om bijvoorbeeld metalen te detecteren, warmtemetingen uit te voeren of wanddiktemetingen te doen. Om de inzetbaarheid verder te vergroten, zijn drones ook uit te rusten met accessoires als USBL, DVL, GPS en verschillende grijpers.

De detectieapparatuur is via een kabel verbonden met de wal. Het draadloos versturen van meetwaarden is veelal geen optie, omdat de objecten onder het water ruis kunnen genereren. Denk hierbij aan al het beton dat in infrastructurele objecten wordt gebruikt. Op de display verschijnt minimaal beeldinformatie die de bediener nodig heeft om de onderwaterdrone te besturen. Daarnaast komen hier ook eventuele andere meetwaarden binnen, die uiteraard zijn op te slaan voor rapportage of nadere analyse.

In de praktijk

DeepTrekker wordt in de Benelux en Duitsland vertegenwoordigd door de startup H2O drones. Niels Kruize is communicatiemedewerker en is ook technisch onderlegd.

Hij geeft aan: "H2O drones is ontstaan vanuit een pilot die werd gehouden bij Rijkswaterstaat. Hierbij zijn onderwaterdrones ingezet voor het inspecteren van diverse onderdelen van de infrastructuur die Rijkswaterstaat in beheer heeft. Hieronder vallen objecten als steigers, remmingswerken en damwanden. Maar ook natte leidingen, gemalen en pompputten zijn te inspecteren, waarbij het een belangrijk voordeel was dat het niet nodig was deze eerst leeg te pompen. Deze pilot heeft goed uitgepakt, wat twee groepsleden deed besluiten om verder te gaan met de toepassing van onderwaterdrones in onder meer de onderhoudswereld."

 

 

Enerzijds worden de drones verkocht, maar nog vaker wordt het bedrijf ingeschakeld om deze ROV’s in te zetten voor inspectiewerkzaamheden onder water.

Kruize: "Wij maken zelf graag gebruik van de DTG3. Dit is een drone met twee propellers die zich onder meer kenmerkt door zijn hoge snelheid en wendbaarheid. De grotere en robuustere Revolution is dan weer uitgevoerd met zes propellers, waarvan er twee verticaal zijn gemonteerd voor nauwkeurige verticale bewegingen en het vasthouden van de diepte. De vier andere voortstuwers zijn horizontaal en in een vectorconfiguratie gemonteerd om zijdelingse bewegingen mogelijk te maken. Hiermee kun je ook goed in ruwer water werken, of waar er een sterke stroming staat. Je ziet deze eigenschappen ook terug in de robuustheid van de toegepaste materialen, waaronder koolstofvezelversterkte kunststoffen en een roestvaststaal voor de behuizing."

Ontwikkelingen

Omdat het bedrijf de drones zelf inzet voor het uitvoeren van inspecties, weet Kruize als geen ander hoe snel de ontwikkelingen gaan en wat deze opleveren voor de onderhoudssector.

"De nieuwe generatie onderwaterdrones maakt bijvoorbeeld gebruik van de Bridge-technologie: een combinatie van op maat gemaakte hardware en software voor een intuïtief gebruik. Door actieve gier- en camerastabilisatie kan de gebruiker eenvoudiger manoeuvreren, maar ook stabiele beeldopnames maken. Ook in onstuimiger water of sterke stroming. Verder maakt de technologie gebruik van geavanceerde algoritmen voor compatibiliteit tussen voertuigen en wereldwijde connectiviteit via het DTHub-netwerk. Én hij is verantwoordelijk voor de directe communicatie tussen controller en voertuig; ook wanneer het om langere afstanden gaat", vertelt hij.

"Andere ontwikkelingen zijn terug te vinden in de opname- en detectieapparatuur. Zo beschikt de Revolution over een kop die 260° kan draaien en die zowel een laser, high definition-camera als een ledschijnwerper bevat. Daarnaast zijn er uiteenlopende sensoren te koppelen, wat betekent dat je hem geheel kunt afstemmen op je eigen wensen. Wat dat betreft zijn veel ontwikkelingen erop gericht om de onderwaterdrones betrouwbaarder en nog breder inzetbaar te maken, en om de bediening zodanig te vereenvoudigen dat je als eigenaar al snel aan de slag kan."

Beperkingen

Natuurlijk zijn er ook nog nadelen aan de drones. De beperkingen liggen in de praktijk vooral in de lengte van het snoer dat verbonden is met de meetapparatuur; hoewel lengtes tot 800 m tot de mogelijkheden behoren. Aan de andere kant biedt het snoer ook weer het voordeel dat je de drone altijd kunt terugvinden wanneer hij bijvoorbeeld ergens klem is komen te zitten.

Naast inspecties, zou het mogelijk zijn bepaalde reparaties uit te voeren

Voorts zouden de accu’s als een beperking kunnen worden gezien, hoewel deze door nieuwe ontwikkelingen nog steeds krachtiger en compacter worden. Zo kan de huidige generatie ROV’s acht uur werken en als er langer gewenst is, dan is het uitwisselen van de accu’s vrij eenvoudig.

Toekomst

Voor de toekomst ziet Kruize veel potentie voor de onderwaterdrones. "Juist omdat ze steeds compacter worden, kun je ze ook in steeds kleinere ruimtes inzetten. Zo zijn pijpleidingen vanaf een diameter van 250 mm momenteel al met onderwaterdrones te inspecteren; zowel bij afvalwaterzuiveringen als drinkwaterbedrijven. Maar ik zie ook mogelijkheden in tanks in de procesindustrie. Zolang de drones bestand zijn tegen de heersende omstandigheden, zoals de temperatuur en het medium, kunnen ze hun rol spelen zonder de noodzaak leidingen en tanks te legen."

"Ook qua bediening zie ik steeds minder obstakels", vervolgt hij. "De generatie jonge mensen die is opgegroeid met gaming heeft geen enkele moeite met het bedienen van de twee joysticks. Die kun je probleemloos in het diepe gooien. En door de beschikbare grijpers zou het zelfs mogelijk zijn bepaalde reparaties uit te voeren."