Ин таҳқиқот меъмориеро пешниҳод мекунад, ки аз воситаҳои ҳавоии бесарнишин иборат буда, ба се вазифаи гуногун тақсим шудаанд ва барои санҷиши парраҳои турбинаи бодӣ ҳангоми идомаи кори турбина пешбинӣ шудаанд. ИҲА-и аввал тамоми турбинаро аз масофа назорат карда, кунҷи парраҳо, суръати гардиш ва шахсияти физикии онҳоро пайгирӣ мекунад. ИҲА-и дуюм аз боло ба турбина менигарад ва каҷшавии flapwise-и парраҳоро, ки аз ҳамвории ротор берун мераванд, чен мекунад. ИҲА-и сеюм бошад, аз масофаи наздик тасвирҳои сатҳи бо ҳалли баланд ҷамъ мекунад ва каҷшавии edgewise-ро дар дохили ҳамвории ротор арзёбӣ менамояд. Истгоҳи заминӣ додаҳои аз ҳамаи ИҲАҳо воридшударо мувофиқ мекунад, онҳоро бо шахсияти дурусти парра пайваст мекунад ва дар пойгоҳи додаҳои санҷишӣ муттаҳид месозад.

Ҷузъҳои асосии биниши компютерии меъморӣ дар модели сеандозаи чопшудаи турбинаи бодӣ бо диаметри ротор 2,2 метр санҷида шудаанд. Турбина бо суръатҳои 8, 15 ва 30 гардиш/дақ гардонида шуда; усули пайгирии парраҳо, ки YOLOv8n, ByteTrack, пешгӯии ҳаракати кунҷӣ ва филтри Kalman-ро муттаҳид мекунад, бо баромади стандартии ByteTrack муқоиса шудааст. Низоми стандартии пайгирӣ дар 8 гардиш/дақ 96, дар 15 гардиш/дақ 272 ва дар 30 гардиш/дақ 530 ивазшавии шахсият ба вуҷуд овард, дар ҳоле ки усули пешниҳодшудаи ба пешгӯӣ асосёфта дар ҳар се озмоиш сифр ивазшавии шахсият гузориш дод.

Барои озмоиши каҷшавии парра ду модели парра бо хамшавии 8 ва 15 дараҷа омода шуданд. Ҳар як парра дар суръатҳои 8, 15 ва 30 гардиш/дақ як дақиқа сабт карда шуд. Низом пас аз ҷудо кардани ниқоби парра скелетизатсия ва мувофиқсозии каҷро истифода бурд; каҷшавии flapwise-ро аз фарқи кунҷии тангенсҳо дар реша ва нӯги парра ҳисоб кард. Ченкуниҳо умуман ба кунҷҳои моделшуда наздик монданд ва калонтарин инҳирофҳо дар суръати 30 гардиш/дақ дида шуданд. Муҳаққиқон инро ба он вобаста карданд, ки дар суръати баланд ҳар гузариши парра бо кадрҳои камтари видео ифода мешавад.

Дар ченкуниҳои анҷомшуда дар Nvidia Jetson Orin NX, хати пайгирӣ ва шиносоии парра ба ҳисоби миёна 10,1 W, хати каҷшавии flapwise 6,4 W ва хати каҷшавии edgewise тақрибан 7 W қувва истеъмол карданд. Ин арзишҳо танҳо бори платформаи дарунсохтаи ҳисоббарориро ифода мекунанд; истеъмоли умумии энергияи муҳаррикҳои ИҲА, идоракунии парвоз, алоқа ва низоми вазнини камера чен карда нашудааст.

Аз нигоҳи Туркия: Равиши пешниҳодшуда барои таҳқиқоти кам кардани таваққуфи турбина, санҷиши даврии парраҳо ва назорати тағйирёбии динамикии шакли парра дар иншооти энергияи бодии хушкӣ ва баҳрии Туркия арзишманд аст. Пеш аз татбиқ дар Туркия низом бояд дар турбинаҳои андозаи воқеӣ, парраҳои дарозии гуногун, суръатҳои тағйирёбандаи шамол, дурахши офтоб ва заминаҳои мураккаб, парвозҳои дарозмуддат ва масофаҳои бехатари ИҲА–турбина тасдиқ карда шавад. Илова бар ин, алоқаи истгоҳи заминӣ, рафтор ҳангоми аз даст рафтани пайвастшавӣ, ҳамоҳангсозии вақти тасвир ва тартиби фаврии дуршавӣ бояд дар шароити воқеии саҳро санҷида шаванд. Аз натиҷаҳои лабораторӣ наметавон мустақиман хулоса кард, ки низом дар турбинаҳои Туркия бехатар кор мекунад, талафи истеҳсолро бо фоизи муайян коҳиш медиҳад ё ҳамаи нуқсонҳои сатҳро ошкор мекунад.

Мушкиле, ки таҳқиқот мехоҳад ҳал кунад, чист?

Парраҳои турбинаи бодӣ метавонанд аз сабаби борон, бархӯрди зарраҳо, ифлосшавии муҳит, борҳои сохторӣ ва кори дарозмуддат тағйироти сатҳӣ ва шаклӣ пайдо кунанд. Санҷиши мунтазами парраҳо барои муайян кардани мушкилот пеш аз пешрафти осеб муҳим аст. Аммо усулҳои анъанавии дастрасӣ бо ресмон ё санҷиш бо камераи фокуси дароз аз замин аз ҷиҳати дастрасӣ, вақт ва меҳнати инсон маҳдуд мебошанд.

Санҷишҳо бо як ИҲА метавонанд қисми ин маҳдудиятҳоро кам кунанд. Бо вуҷуди ин, барои як ИҲА ҳамзамон назорат кардани тамоми турбина, пайгирии ҳар парра бо шахсияти физикии он, ҷамъ кардани тасвирҳои муфассали сатҳ аз масофаи наздик ва чен кардани каҷшавии парра дар самтҳои гуногун душвор аст.

ИҲА-и наздик метавонад тасвири ҳалли баланд гирад, аммо ҳолати тамоми роторро набинад. ИҲА-и дур метавонад тамоми роторро назорат кунад, аммо ҳалли фазоии заруриро барои осебҳои хурди сатҳ таъмин накунад. Иҷрои пайдарпайи ҳамаи вазифаҳо бо як платформа метавонад вақти санҷиш ва бори ҳисоббарориро зиёд кунад.

Таҳқиқот мехоҳад бо тақсим кардани ин вазифаҳо байни се ИҲА-и махсус мубодилаи байни фарогирӣ, ҳалли тасвир ва иқтидори ҳисоббарориро кам кунад.

Чаро ҳадаф санҷиш ҳангоми кори турбина аст?

Бисёр усулҳои санҷиши визуалӣ ба боздоштани парраҳо дар мавқеи пешакӣ муайяншуда асос меёбанд. Тасвир кардани парраҳои бозистода хирашавии ҳаракат ва мушкилоти вақтбандиро кам мекунад. Аммо боздоштани турбина боиси қатъи истеҳсол мегардад ва назорати рафтори динамикӣ, монанди каҷшавии парра ҳангоми гардишро маҳдуд мекунад.

Санҷиши турбинаи фаъол бошад мушкилоти нав ба вуҷуд меорад: тағйири босуръати кунҷи назар, хирашавии ҳаракат, муваққатан нопадид шудани парра дар паси манора, дурахши офтоб, монандии ранг бо осмон ва зарурати вақти дақиқи фаъолкунии камера. Меъмории пешниҳодшуда ин мушкилотро тавассути ҳамоҳангии истгоҳи марказии заминӣ ва ИҲАҳои вазифаашон ҷудошуда ҳал мекунад.

Низом аз кадом се қабат иборат аст?

Шакли 1 дар саҳифаи 16-и таҳқиқот меъмориро ба қабатҳои физикӣ, коркард ва идоракунӣ ҷудо мекунад.

Дар нақшаи мавқеъгирии Шакли 1, ИҲА-и назари умумӣ дар нуқтаи собит дур аз турбина қарор мегирад. ИҲА-и назари боло дар болои nacelle ҷойгир шуда, ба ротор аз боло менигарад. ИҲА-и назари наздик аввал ба нуқтаи ченкунӣ меравад, ки тамоми парраро дар кадр мегирад, баъд ба масири санҷиши наздик мегузарад, ки сатҳи парраро қисм ба қисм тасвир мекунад.

Вазифаи ИҲА-и назари умумӣ чист?

ИҲА-и назари умумӣ, ки \(D_{\text{global}}\) ном дорад, камераи кунҷи васеъ дорад, ки тамоми турбинаро тасвир мекунад. Дар геометрияи пешниҳодшуда пешбинӣ мешавад, ки он дар мавқеи бехатар, ҳадди ақал дар масофаи се радиуси парра аз ротор қарор гирад.

Баромади асосии ин ИҲА вектори ҳолати турбина мебошад:

\[ x=[t_0,\omega,\theta_1,\theta_2,\theta_3] \]

• \(t_0\), тамғаи вақти ченкунӣ мебошад.
• \(\omega\), суръати кунҷии ротор аст.
• \(\theta_1,\theta_2,\theta_3\), мавқеъҳои кунҷии се парраи физикӣ мебошанд.

Ин маълумот ба истгоҳи заминӣ фиристода шуда, барои ҳисоб кардани вақти фаъол кардани камераҳои ИҲАҳои дигар истифода мешавад. Ҳамин тавр ба ҷойи фармони фаврии “ҳозир акс гир”, ки ба таъхири шабака ҳассос аст, вақтҳои гузариши ояндаи парра дар ҳар ИҲА пешакӣ ҳисоб карда мешаванд.

Ниқобҳои парра ва маркази ротор чӣ гуна ҳисоб карда мешаванд?

Шакли 3 дар саҳифаи 17 нишон медиҳад, ки тасвири хоми видео аз чор амали асосӣ мегузарад:

1. Сегментатсияи тасвирии парраҳо дар сатҳи намуна
2. Ҳисоб кардани маркази ротор ё маркази hub
3. Эҷоди шахсиятҳои ибтидоии пайгирӣ
4. Пешгӯии кунҷ ва таъини шахсиятҳои доимии физикӣ

Модели сегментатсияи YOLOv8n барои ҳар парраи намоён ниқоби сатҳи пиксел истеҳсол мекунад. Дар тӯли ҳар ниқоб меҳвар мувофиқ карда шуда, аз буриши се меҳвар мавқеи маркази ротор дар тасвир ҳисоб карда мешавад. Маркази ротор барои ченкунии кунҷҳо ҳамчун нуқтаи истинодии динамикӣ хидмат мекунад, агар ИҲА аз сабаби шамол ё ларзиш ҳаракатҳои хурд кунад.

Чаро шахсиятҳои стандартии пайгирӣ кофӣ нестанд?

Шахсиятҳои ибтидоие, ки ByteTrack месозад, изҳои муваққатии объектҳоро дар тасвир ифода мекунанд. Вақте парра паси манора нопадид мешавад, ниқоб муваққатан вайрон мешавад ё парра дубора пайдо мешавад, низоми пайгирӣ метавонад ба ҳамон парраи физикӣ шахсияти нав диҳад.

Ин ҳолат дар санҷиши бисёр-ИҲА мушкили ҷиддии алоқамандсозии додаҳо ба вуҷуд меорад. Бояд маълум бошад, ки осеби сатҳе, ки ИҲА-и назари наздик ёфтааст, ё каҷшавие, ки ИҲА-и назари боло чен кардааст, ба кадом парраи физикӣ тааллуқ дорад. Аз ин рӯ, таҳқиқот шахсиятҳои муваққатии пайгириро ба шахсиятҳои доимии физикии парра дар шакли \(B_1\), \(B_2\) ва \(B_3\) табдил медиҳад.

Шахсияти доимии парра чӣ гуна нигоҳ дошта мешавад?

Ҳар парра ҳамчун ҳолати ҳаракат бо кунҷ ва суръати кунҷӣ модел карда мешавад. Филтри дискретии Kalman аввал кунҷи парраро дар кадри оянда пешгӯӣ мекунад. Вақте ченкуниҳои нави тасвир меоянд, фарқи байни кунҷҳои пешгӯишуда ва кунҷҳои мушоҳидашуда ҳисоб мешавад.

Алгоритм аввал ҷуфтҳои пешгӯӣ–мушоҳидаро бо хурдтарин номувофиқии кунҷӣ мувофиқ мекунад. Ҳолатҳои парраҳои мувофиқ бо ченкунии нав нав карда мешаванд. Агар парра муваққатан дида нашавад, ҳолати пешгӯишуда нигоҳ дошта мешавад. Агар шумораи пайгирии фаъол аз се кам бошад, аз мушоҳидаҳои нави номувофиқ изи нави парраи физикӣ сохта мешавад.

Панҷ марҳилаи алгоритм чунинанд:

1. Пешгӯии кунҷҳои нав аз ҳолати қаблӣ
2. Мувофиқ кардани мушоҳидаҳо бо пешгӯиҳо аз рӯи масофаи кунҷӣ
3. Нав кардани изҳои мувофиқ бо филтри Kalman
4. Идома додани изҳои гумшуда бо пешгӯӣ ё сабти изи нав
5. Эҷоди вектори ҳолати турбина аз ҳамаи парраҳо

ИҲА-и назари боло чиро чен мекунад?

ИҲА, ки \(D_{\text{top}}\) ном дорад, дар болои қисми nacelle-и турбина ҷойгир шуда, камераашро ба поён равона мекунад. Дар таҳқиқот пешниҳод шудааст, ки ин ИҲА ҳадди ақал дар масофаи \(1{,}5\,r_{\text{blade}}\) болотар аз nacelle ва тақрибан \(0{,}5\,r_{\text{blade}}\) ба таври уфуқӣ ҷобаҷо бошад.

Ин нуқтаи назар барои чен кардани хамшавии flapwise истифода мешавад, ки парра аз ҳамвории ротор берун меравад. Фарқи байни каҷшавии edgewise ва flapwise дар Шакли 4 саҳифаи 17 нишон дода шудааст:

• Каҷшавии edgewise: Хамшавии парра дар дохили ҳамвории ротор.
• Каҷшавии flapwise: Хамшавии парра дар самти перпендикуляр ба ҳамвории ротор.

Вақти ояндаи гирифтани тасвир чӣ гуна ҳисоб мешавад?

Бо истифода аз вектори ҳолати турбина, ки аз истгоҳи заминӣ гирифта мешавад, вақтҳои ояндае ҳисоб мешаванд, ки ҳар парра ба кунҷи ҳадаф мерасад:

\[ t_{i,n}=t_0+ \frac{ (\theta_{\text{target}}-\theta_i)\bmod 2\pi+2\pi n }{\omega}, \qquad n=0,\ldots,k-1 \]

• \(t_{i,n}\), вақти тахминии расидани парраи рақами \(i\) ба мавқеи ҳадаф аст.
• \(\theta_{\text{target}}\), кунҷи ротор аст, ки камера барои тасвир интихоб мекунад.
• \(\omega\), суръати кунҷии ротор мебошад.
• \(n\), нишон медиҳад гузариш пас аз чанд гардиши пурра ҳисоб мешавад.

Ба ҷойи як нуқтаи вақт, барои кам кардани хатои trigger дар атрофи вақти пешгӯишуда фосилаи гирифтани тасвир сохта мешавад:

\[ W_i= \left\{ \left( t_{i,n}-\frac{\tau}{2}, t_{i,n}+\frac{\tau}{2} \right) \;\middle|\; n=0,\ldots,k-1 \right\} \]

\(\tau\), захираи умумии вақт аст, ки пеш ва пас аз вақти гирифтани тасвир илова мешавад. Вақте суръати турбина тағйир меёбад, ИҲА-и назари умумӣ вектори нави ҳолат мефиристад ва фосилаҳои гирифтани тасвир аз нав ҳисоб мешаванд.

Каҷшавии flapwise аз тасвир чӣ гуна гирифта мешавад?

Видеои назари боло аз раванди се марҳила мегузарад:

1. Хориҷ кардани заминаи динамикӣ: Бо усули ба Gaussian Mixture асосёфта парраи ҳаракаткунанда аз манора ва муҳити нисбатан собит ҷудо мешавад. Амалҳои морфологӣ ба монанди кушодан ва бастан ниқобро тоза мекунанд.
2. Скелетизатсия ва мувофиқсозии spline: Ниқоби бинарии парра ба хати марказии якандоза коҳиш дода мешавад ва барои кам кардани садо каҷи ҳамвор мувофиқ карда мешавад.
3. Ченкунии ба тангенс асосёфта: Тангенсҳои каҷ дар реша ва нӯги парра ҳисоб мешаванд. Кунҷи байни ду тангенс ҳамчун каҷшавии flapwise гирифта мешавад.

Дар Шакли 9 саҳифаи 20, барои парраи 15 дараҷа хамшуда ченкунии намунавии 15,07 дараҷа ва барои парраи рост ченкунии намунавии 0,28 дараҷа нишон дода шудааст. Инҳо намунаҳои як тасвир мебошанд ва хатои миёнаи ҳамаи озмоишҳоро ифода намекунанд.

Ду вазифаи ИҲА-и назари наздик кадомҳоянд?

\(D_{\text{close}}\) ду вазифаи пайдарпайро иҷро мекунад. Аввал тамоми парраро аз паҳлӯ тасвир карда, каҷшавии edgewise-ро чен мекунад; баъд ба ротор наздик шуда, сатҳи парраро қисм ба қисм бо ҳалли баланд тасвир мекунад.

ИҲА-и назари наздик барои каҷшавии edgewise ҳадди ақал дар масофаи 1,5 баробари радиуси парра қарор гирифта, тамоми парраро дар кадр мегирад. Сипас барои санҷиши сатҳ ба нуқтаи оғози наздик ба решаи парра мегузарад ва ба таври уфуқӣ ба самти нӯги парра ҳаракат мекунад.

Шакли 6 саҳифаи 18 модули камера, таҳлили сифати тасвир, танзими параметрҳои камера, нигоҳдории маҳаллӣ ва каҷшавии edgewise-и ин ИҲА-ро нишон медиҳад.

Масофаи камера ва қисми тасвиршавандаи парра чӣ гуна ҳисоб мешаванд?

Дар тасвирҳои наздик бо истифода аз масофаи намунагирии заминӣ, яъне GSD, масофаи камера–ротор ва дар як кадр дарозии паррае, ки тасвир мешавад, ҳисоб карда мешавад:

\[ y=\frac{Gf}{p} \]

\[ s=\frac{\mu y}{f} \]

• \(y\), масофаи байни камера ва ҳамвории ротор аст.
• \(G\), арзиши ҳадафии GSD мебошад ва бо mm/piksel ифода мешавад.
• \(f\), фосилаи фокусии линза мебошад ва бо миллиметр ифода мешавад.
• \(p\), қадами пикселии сенсори камера мебошад ва бо mm/piksel ифода мешавад.
• \(\mu\), паҳнои физикии сенсор аст.
• \(s\), дарозии физикии парра мебошад, ки дар як тасвир фаро гирифта мешавад.

Шумораи ҳадди ақали тасвирҳо барои пӯшонидани тамоми парра тақрибан:

\[ \left\lceil\frac{r_{\text{blade}}}{s}\right\rceil \]

ҳисоб карда мешавад. Дар татбиқи воқеӣ, азбаски барои пайваст кардани тасвирҳо ва overlap-и бехатар фарогирӣ лозим аст, танҳо ин ҳадди поёнӣ кофӣ набошад.

Хирашавии ҳаракат чӣ гуна маҳдуд карда мешавад?

Суръати хаттии нӯги парра бо суръати кунҷии ротор ва радиуси парра зиёд мешавад. Барои он ки ҳаракати парра дар ҳамвории тасвир ҳангоми экспозитсия аз GSD-и ҳадаф зиёд нашавад, вақти максималии экспозитсия бо шарти зерин маҳдуд мешавад:

\[ t_{\text{exposure}}\leq \frac{G}{\omega r_{\text{blade}}} \]

Бо зиёд шудани суръати ротор вақти иҷозашудаи экспозитсия кӯтоҳ мешавад. Экспозитсияи кӯтоҳ метавонад ҳаракатро ях кунад, аммо ба сенсор камтар рӯшноӣ мерасонад. Аз ин рӯ, низом кӯшиш мекунад байни экспозитсия, ISO ва тезии тасвир мувозинат барқарор кунад.

Таҳлили сифати тасвир чӣ гуна кор мекунад?

ИҲА-и назари наздик дар ҳар гузариши парра силсилаи тасвирҳо мегирад ва онҳоро дар худи ИҲА арзёбӣ мекунад. Таҳлили сифати тасвир ду санҷиши асосиро истифода мебарад:

• Хирашавии ҳаракат: Агар variance-и Laplacian аз ҳадди пешакӣ муайяншудаи тезӣ паст бошад, тасвир хира ҳисоб мешавад.
• Экспозитсия: Агар зиёда аз 5 фоизи пикселҳои гистограмма дар сатҳи 0 ё 255 ҷамъ шаванд, тасвир камэкспозитсия ё аз ҳад зиёд экспозитсияшуда ҳисоб мешавад.

Тасвирҳои номувофиқ ба истгоҳи заминӣ фиристода намешаванд ва ҳамон қисми парра дар гардиши навбатӣ дубора гирифта мешавад. Агар тасвир хира бошад, вақти экспозитсия як зина кам карда шуда, ҳадди болоии ISO баланд мешавад. Агар тасвир торик, вале хира набошад, вақти экспозитсия то ҷое зиёд мешавад, ки шарти яхкунии ҳаракат иҷозат медиҳад. Агар бо сабаби маҳдудияти сахтафзор тасвири мувофиқ ҳосил карда нашавад, ба истгоҳи заминӣ огоҳӣ барои муваққатан қатъ кардани тасвиргирӣ фиристода мешавад.

Гарчанде ин назорати сифат ҳамчун қисми меъморӣ муфассал тавсиф шудааст, таҳқиқот дараҷаи қабул–рад, тақсимоти тезӣ ё иҷроиши ошкоркунии нуқсонҳоро барои тасвирҳои аз сатҳи парраи воқеан чархзананда дар масофаи наздик гирифташуда гузориш накардааст.

Чаро алоқа ба ду канал ҷудо шудааст?

Дар низоми пешниҳодшуда алоқа барои ду мақсади гуногун ҷудо карда шудааст:

Ҳар ИҲА ҳамзамон аз нигоҳдории маҳаллӣ истифода мебарад. Агар алоқа қатъ шавад, тасвирҳо пас аз парвоз ба истгоҳи заминӣ интиқол дода мешаванд. Аммо ин меъмории алоқа дар парвози воқеии ИҲА ё дар шароити талафи пакет санҷида нашудааст.

Таҳқиқот маҷмӯаҳои додаҳои кушодаро чӣ гуна арзёбӣ кардааст?

Муҳаққиқон шаш маҷмӯаи додаи дастрасро барои нуқсонҳои парраҳои турбинаи бодӣ баррасӣ кардаанд. Тибқи таснифоти таҳқиқот, нуқсонҳо ба шаш гурӯҳ ҷудо шудаанд: эрозияи канори пеш, тарқиш ва ҷудошавӣ, осеби ҷузъҳои ба парра васлшуда, сӯрох, ифлосшавии сатҳ ва дигар минтақаҳои осебдида.

Муҳаққиқон мегӯянд, ки ҳеҷ яке аз ин маҷмӯаҳои дода каҷшавии flapwise ё edgewise-и парраҳои турбинаи фаъолро мустақиман фаро намегирад. Иддао мешавад, ки меъмории бисёр-ИҲА-и пешниҳодшуда метавонад ба ҷамъоварии чунин додаҳои динамикӣ кумак кунад.

Танзими лабораторӣ чӣ гуна аст?

Дастгоҳи таҷрибавии дар Шакли 7 саҳифаи 19 нишон додашуда аз ҷузъҳои зерин иборат аст:

• Модели турбинаи сеандозаи чопшуда бо диаметри ротор 2,2 метр
• Муҳаррики редуктории ҷараёни доимии 12 V, ки то 30 гардиш/дақ медиҳад
• Ду камераи Logitech C920 барои намояндагии назари умумӣ ва назари боло
• Камераи ҳалли баланд барои намояндагии назари наздик
• Nvidia Jetson Orin NX барои намояндагии воҳиди коркарди дохили ИҲА
• Ноутбук барои намояндагии истгоҳи заминӣ

Веб-камераҳо бо 1920 × 1080 пиксел, 30 кадр дар як сония ва майдони назари 78 дараҷа кор карданд. Як камера тамоми роторро аз пеш ва камераи дигар аз болои nacelle ба поён тасвир кард.

Ин танзим нуқтаҳои назари гуногуни ИҲАҳоро бо камераҳои собит тақлид мекунад. Ҳаракати воқеии парвоз, шамол, ларзиш, хатои ҷойгиршавӣ ё хатари бархӯрди байни ИҲАҳо ба озмоиш дохил нашудааст.

Дар пайгирии шахсияти парра чӣ натиҷаҳо ба даст омаданд?

Се видеои якдақиқаӣ сабт карда шуд. Турбина дар ин видеоҳо мутаносибан бо 8, 15 ва 30 гардиш/дақ чархид. ByteTrack-и стандартӣ ва равиши шахсияти доимии пешниҳодшуда бо шумориши ҳар ҳолате муқоиса шуданд, ки ба як парраи физикӣ шахсияти дигар дода мешуд.

Шакли 10 дар саҳифаи 21 нишон медиҳад, ки дар пайгирии стандартӣ бо зиёд шудани суръат ивазшавии шахсият зиёд мешавад, дар ҳоле ки дар усули пешниҳодшуда шахсиятҳо дар тамоми се озмоиши якдақиқаӣ нигоҳ дошта шудаанд.

Ин натиҷа барои се видеои муҳити лабораторӣ қавӣ аст. Аммо нишон намедиҳад, ки ҳамон сатҳи сифрии хато дар заминаҳои гуногун, турбинаи андозаи воқеӣ, ҳаракати камераи ИҲА ё парвозҳои дарозмуддат нигоҳ дошта мешавад.

Озмоиши каҷшавии парра чӣ гуна гузаронида шуд?

Ғайр аз модели аслии парра, ду парраи бо 8 ва 15 дараҷа хамшуда истеҳсол шуданд. Дар ҳар озмоиш як парраи хамшуда ва ду парраи рост истифода шуд. Ҳар сатҳи хамшавӣ дар суръатҳои 8, 15 ва 30 гардиш/дақ як дақиқа сабт карда шуд; дар маҷмӯъ шаш озмоиши каҷшавӣ анҷом ёфт.

Дар Шакли 11 саҳифаи 21 арзишҳои ченшудаи каҷшавӣ бо хатҳои истинодии маълум 8 ва 15 дараҷа муқоиса мешаванд. Арзишҳо умуман дар атрофи сатҳҳои дурусти хамшавӣ мондаанд. Дар суръати баландтарини 30 гардиш/дақ инҳироф ва ларзиши ченкунӣ зиёд мешавад.

Муҳаққиқон мегӯянд, ки дар суръати баланд парра аз майдони назари камера дар вақти кӯтоҳтар мегузарад, бинобар ин барои ҳар гузариш кадрҳои камтар ба даст меоянд. Камераи суръати кадри баландтар ё миёнагирӣ аз рӯи гардишҳои бештар ҳамчун ҳалли масъала пешниҳод мешавад.

Таҳқиқот хатои миёнаи мутлақи кунҷ, инҳирофи стандартӣ ё фосилаи эътимодро, ки аз каҷҳо ҳисоб шудааст, пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ, барои ду усули каҷшавӣ як фоизи умумии дақиқиро баровардан мумкин нест.

Оё каҷшавии edgewise алоҳида тасдиқ шудааст?

Не. Муҳаққиқон мегӯянд, ки хати edgewise ба ғайр аз истифодаи ниқоби YOLOv8n ба ҷойи хориҷкунии заминаи ба ҳаракат асосёфта, ҳамон қадамҳои скелетизатсия ва ҳисобкунии кунҷи усули flapwise-ро истифода мебарад.

Истеъмоли қувваи хати коркарди edgewise чен шудааст, аммо озмоиши алоҳидаи дақиқии ченкунӣ бо кунҷҳои маълуми хамшавии edgewise гузаронида нашудааст. Аз ин рӯ, далели қавии таҷрибавии таҳқиқот ба ченкунии flapwise тааллуқ дорад.

Истеъмоли қувваи платформаи дарунсохтаи ҳисоббарорӣ чӣ қадар аст?

Jetson Orin NX дар режими ҳадди аксари 25 W кор карда шудааст. Ҳар хати коркард панҷ маротиба санҷида шуд; ҳар иҷро 175 сония давом кард. 30 сонияи аввал ҳолати бекорӣ, 145 сонияи баъдӣ давраи коркарди фаъол буд. Қувва бо мултиметри рақамие чен шуд, ки байни манбаи қувваи Jetson ва дастгоҳ пайваст карда шуда буд.

Дар хати пайгирии парра, аз сабаби сегментатсияи YOLOv8n истифодаи GPU ба таври назаррас зиёд шуд, дар ҳоле ки истифодаи CPU дар сатҳи пасттар монд. Азбаски хати flapwise асосан коркарди классикии тасвирро истифода мекунад, бори GPU паст аст ва истифодаи CPU тақрибан дар сатҳи 25–30 фоиз монд.

Дар озмоиши edgewise турбина бо 8 гардиш/дақ кор карда шуд ва барои ҳар паррае, ки ҳар 2,5 сония мегузашт, силсилаи панҷтасвирӣ коркард шуд. Азбаски inference-и YOLO танҳо ҳангоми гузариши парра фаъол мешуд, истеъмоли қувва бо фосилаҳои мунтазам боло ва поён мерафт.

Ин арзишҳои қувва буҷети умумии энергияи ИҲА нестанд. Пропеллерҳо, муҳаррикҳои парвоз, камераи вазнин, gimbal, radar, алоқа ва талафоти табдили батарея ба ҳисоб гирифта нашудаанд. Натиҷаҳо танҳо дастгирӣ мекунанд, ки модулҳои коркарди тасвир метавонанд дар Jetson Orin NX кор кунанд.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Мубодилаи фарогирӣ ва ҳалли тасвирро, ки як ИҲА бо он рӯ ба рӯ мешавад, бо тақсимоти вазифаҳо ҳал мекунад.
• Ба нигоҳ доштани шахсияти физикии парра дар натиҷаҳои аз нуқтаҳои назари гуногун гирифташуда диққат медиҳад.
• Вақти гирифтани тасвирро ба ҷойи фиристодани фармони фаврӣ тавассути шабака, дар худи ИҲА пешгӯӣ мекунад.
• Ғайр аз тасвири сатҳ, каҷшавии flapwise ва edgewise-и парраи фаъолро ба меъморӣ дохил мекунад.
• Муносибати байни тезии тасвир, экспозитсия, GSD ва суръати роторро ба тарҳи низом дохил мекунад.
• Модели физикии турбина дар миқёси лабораторӣ истифода шудааст.
• Усули пайгирӣ бо баромади стандартии ByteTrack ба таври ададӣ муқоиса шудааст.
• Суръатҳои гуногуни ротор ва ду кунҷи маълуми хамшавӣ истифода шудаанд.
• Истеъмоли CPU, GPU ва қувва бо дастгоҳи ченкунии беруна таҳқиқ шудааст.
• Модели турбина, баъзе маълумоти сахтафзор ва скриптҳои идоракунӣ мубодила шудаанд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Низоми пурраи бисёр-ИҲА амалӣ нашудааст; нуқтаҳои назари ИҲАҳо бо камераҳои собит ифода шудаанд.
• Дар турбинаи бодии андозаи воқеӣ ё барқ истеҳсолкунанда озмоиш гузаронида нашудааст.
• Шамол, бориш, дурахши офтоб, туман, ларзиш ва шароити заминаи тағйирёбанда санҷида нашудаанд.
• Ҷойгиршавии ИҲА, масири парвоз ва идоракунии бехатарӣ дар атрофи турбина аз доираи таҳқиқот берун мондааст.
• Пайвастҳои идоракунии паҳнои банди паст ва тасвирҳои паҳнои банди баланд дар парвози воқеӣ санҷида нашудаанд.
• Барои аз даст рафтани пайвастшавӣ, таъхири пакет ё хатои ҳамоҳангсозии вақт ченкунӣ дода нашудааст.
• Ҷамъоварии тасвирҳои сатҳи ҳалли баланд аз парраи ҳаракаткунанда тавассути ИҲА-и назари наздик ба таври таҷрибавӣ арзёбӣ нашудааст.
• Муваффақияти қабул ва рад дар таҳлили сифати тасвир чен нашудааст.
• Алгоритми ошкоркунии тарқиш, эрозия, сӯрох ё ифлосшавии сатҳ татбиқ нашудааст.
• Дақиқии каҷшавии edgewise бо кунҷҳои маълуми хамшавӣ алоҳида санҷида нашудааст.
• Арзёбии пайгирӣ танҳо ба се видеои якдақиқаӣ асос ёфтааст.
• Барои натиҷаҳои каҷшавӣ хатои миёна, инҳирофи стандартӣ ва фосилаи эътимод дода нашудаанд.
• Ченкунии қувва истеъмоли энергияи муҳаррикҳои парвозро дар бар намегирад.
• Устувории дарозмуддати батарея ва давомнокии вазифаи бисёр-ИҲА ҳисоб нашудаанд.
• Таҳқиқот аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Комбинатсияи YOLOv8n, ByteTrack, пешгӯии кунҷ ва филтри Kalman тавонист дар видеоҳои лабораторӣ шахсиятҳои доимии парраҳоро нигоҳ дорад.
• Усули пешниҳодшудаи пайгирӣ дар се суръати санҷидашуда нисбат ба ByteTrack-и стандартӣ камтар ивазшавии шахсият ба вуҷуд овард.
• Ченкунии flapwise-и ба скелет ва тангенс асосёфта аз тасвирҳои боло дар турбинаи модели чархзананда татбиқ карда шуд.
• Парраҳои 8 ва 15 дараҷа хамшуда дар се суръати гуногуни ротор аз ҳам фарқ карда шуданд.
• Се хати асосии коркарди тасвир дар ҳудуди ҳисоббарории 25 W-и Jetson Orin NX кор карданд.
• Меъмории муттаҳидаи низом, ки вазифаҳои гуногуни санҷишро ба ИҲАҳои алоҳида тақсим мекунад, ба таври техникӣ тавсиф шудааст.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки се ИҲА метавонанд дар атрофи турбинаи воқеии бодӣ бехатар ва ҳамзамон парвоз кунанд.
• Нишон намедиҳад, ки санҷиши пурра бидуни ҳеҷ гоҳ боздоштани турбина ҳангоми истеҳсол бомуваффақият анҷом ёфтааст.
• Исбот намекунад, ки тамоми сатҳи парра бо GSD-и зарурӣ тасвир шудааст.
• Тарқиш, эрозия, delamination ё дигар нуқсонҳои сатҳро ошкор намекунад.
• Дақиқии ченкунии edgewise-ро таҷрибавӣ исбот намекунад.
• Нишон намедиҳад, ки модели лаборатории 30 гардиш/дақ аэродинамика ё суръати нӯги парраи турбинаи пурраандозаро пурра ифода мекунад.
• Кафолат намедиҳад, ки сифр ивазшавии шахсият дар тасвирҳои воқеии саҳро нигоҳ дошта мешавад.
• Нишон намедиҳад, ки вақти парвози ИҲА ё истеъмоли умумии энергияи низом кофӣ аст.
• Сарфаи иқтисодӣ, вақти таваққуф ё арзиши нигоҳдориро чен намекунад.
• Нишон намедиҳад, ки низом ба сертификати бехатарӣ ё меъёри қабули саноатӣ ҷавобгӯ аст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи техникии усул

Тафсилоти озмоиши пайгирӣ

Тафсилоти озмоиши каҷшавӣ

Танзими ченкунии қувва

Паёмҳои асосии шаклҳо

• Шакли 1: Се навъи ИҲА, қабатҳои физикӣ–коркард–идоракунӣ ва мавқеъҳои ИҲАро нишон медиҳад.
• Шакли 2: Камера, контроллери маҳаллӣ, пайгир, нигоҳдорӣ ва пайвасти истгоҳи заминии ИҲА-и назари умумиро нишон медиҳад.
• Шакли 3: Ҷараёни додаҳоро аз сегментатсия ба маркази ротор ва пайгирии муваққатӣ, сипас таъини шахсияти доимӣ нишон медиҳад.
• Шакли 4: Фарқи геометрии каҷшавии edgewise ва flapwise-и парраро нишон медиҳад.
• Шакли 5: Модулҳои ченкунии flapwise-и ИҲА-и назари болоро нишон медиҳад.
• Шакли 6: Назорати сифати тасвир, ченкунии edgewise ва масири ҳаракат дар тӯли парраи ИҲА-и назари наздикро нишон медиҳад.
• Шакли 7: Танзими лабораториро аз камераҳои собит, модели турбина, Jetson ва ноутбук нишон медиҳад.
• Шакли 8: Шахсиятҳои рангаи доимии ба парраҳо таъиншуда ва ҳолати роторро, ки аз додаҳои пайгирӣ аз нав сохта шудааст, нишон медиҳад.
• Шакли 9: Ченкунии каҷшавии ба тангенс асосёфтаро дар парраи хамшуда ва рост нишон медиҳад.
• Шакли 10: Нишон медиҳад, ки ивазшавии шахсияти ByteTrack бо суръат зиёд мешавад ва дар пайгирии ба пешгӯӣ асосёфта дар се озмоиш сифр мемонад.
• Шакли 11: Каҷшавии flapwise-ро дар парраҳои 8 ва 15 дараҷа дар суръатҳои гуногуни гардиш нишон медиҳад.
• Шакли 12: Истифодаи CPU, GPU ва қувваи се хати коркардро дар Jetson Orin NX нишон медиҳад.

Ҳолати ҷузъҳо аз рӯи сатҳи далел

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: In-Service Wind Turbine Blade Inspection: A Multi-UAV Architecture

Муаллифон: Mario Leopold, Farzad Tashtarian ва Klaus Schöffmann.

Тартиби муаллифон: Mario Leopold муаллифи аввал, Farzad Tashtarian дуюм ва Klaus Schöffmann сеюм мебошад.

Маълумоти саҳми баробар: Дар версияи боршуда маълумот дар бораи муаллифони саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Mario Leopold.

Почтаи электронӣ: mario.leopold@aau.at

Пайвастагии муассисавӣ: Institute of Information Technology, University of Klagenfurt, Klagenfurt, Austria.

Маълумоти ORCID:

• Mario Leopold: 0009-0003-1395-1665
• Farzad Tashtarian: 0000-0002-5584-6690
• Klaus Schöffmann: 0000-0002-9218-1704

DOI:10.2139/ssrn.7030621

Платформаи нашр: SSRN.

Пайванди расмии манбаъ:Сабти таҳқиқоти SSRN

Соли нашр: 2026.

Навъи манбаъ: Меъмории низоми бисёр-ИҲА, татбиқи биниши компютерӣ ва тасдиқи таҷрибавии миқёси лабораторӣ; preprint.

Вазъи ҳамтоёнӣ: Таҳқиқот аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст.

Маҷалла: Дар версияи боршуда номи мушаххаси маҷалла нест. Ифодаи “Preprint submitted to Elsevier” мавҷуд аст, аммо ин далели қабули маҷалла ё нашри ниҳоӣ нест.

Ношир: Барои нашри ниҳоии ҳамтоёнӣ маълумоти ношир вуҷуд надорад.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби Austrian Research Promotion Agency дар доираи лоиҳаи DORBINE дастгирӣ шудааст.

Пайванди лоиҳаи DORBINE:Саҳифаи лоиҳаи DORBINE

Манбаъҳои турбинаи лабораторӣ ва идоракунӣ:Анбори GitHub-и WindTurbineModel

Фарогирии маводи мубодилашуда: Дар анбор файлҳои модели сеандоза барои чопи турбина, қисмҳои тағйирдодашуда, рӯйхати сахтафзор ва скриптҳои идоракунии гардиш мавҷуданд. Анбори пурраи ҳамаи кодҳои сегментатсия, пайгирӣ, ченкунии каҷшавӣ, истгоҳи заминӣ ва ҳамоҳангсозии бисёр-ИҲА, ки дар таҳқиқот истифода шудаанд, нишон дода нашудааст.

Саҳми муаллифон: Mario Leopold консептуализатсия, нармафзор ва матни аввал; Farzad Tashtarian консептуализатсия, идоракунии лоиҳа, машварат ва баррасии матн; Klaus Schöffmann баррасии матн ва машваратро анҷом додаанд.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар версияи боршуда изҳороти ошкори бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Ин шарҳи тоҷикӣ дар асоси матн, алгоритмҳо, ифодаҳои математикӣ, ҷадвали маҷмӯаҳои додаҳои кушода ва натиҷаҳои визуалии Шаклҳои 1–12-и таҳқиқоти боршуда омода шудааст. Ягон озмоиши воқеии саҳро, муваффақияти ошкоркунии нуқсони сатҳ, сарфаи иқтисодӣ ё натиҷаи бехатарӣ, ки дар таҳқиқот нест, илова нашудааст. Манбаъҳои беруна танҳо барои санҷиши библиографии DOI, шахсияти муаллиф ва муассиса, маблағгузории лоиҳа ва манбаъҳои мубодилашудаи лабораторӣ истифода шудаанд.

Қавитарин натиҷаи таҷрибавии таҳқиқот ин аст, ки дар се видеои лабораторӣ пайгирии шахсияти доимии парра бо сифр ивазшавии шахсият нигоҳ дошта шуд ва хамшавиҳои маълуми flapwise дар турбинаи модели чархзананда чен карда шуданд. Аммо ҳадафи “санҷиш ҳангоми кор”, ки дар унвони мақола аст, ҳанӯз дар турбинаи андозаи воқеӣ ва барқ истеҳсолкунанда тасдиқ нашудааст.

Таҳқиқот низоми пурраи ошкоркунии нуқсон нест, балки меъмории ҷамъоварии дода ва ҳамоҳангсозии вазифаҳо мебошад, ки чунин алгоритмҳо баъдтар ба он пайваст мешаванд. Аз ин рӯ, натиҷаҳо набояд ҳамчун далели бомуваффақият ошкор шудани тарқишҳои сатҳ ё дигар осебҳои парра тафсир шаванд.