[1/24ライブ配信]DJI Dock 2による太陽光パネル巡回・点検無人運用実証
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はじめに
太陽光施設の点検・夜間巡視における課題
太陽光施設の点検に赤外線カメラを搭載したドローンを利用することで、従来の人手による方法に比べ、大幅な作業コスト削減が可能です。
しかし、日常の定期点検ではドローンを飛行させる操縦者が毎回現場に足を運ぶ必要があり、完全な自動化には至っていない。
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また、太陽光施設の安全管理では、夜間の定期的な巡視も重要だ。しかし、警備員による巡回や固定監視カメラでは、人手不足や死角の問題があり、十分な対策とは言えないという。
DJI Dock 2 による解決
そこで注目されているのが、ドローンの定期運行・データ収集を全自動で行う現場設置型ドローンポート、DJI Dock 2だ。
DJI Dock 2は、ドローンの離発着、操縦、充電、クラウド上への自動データ伝送を兼ね備えた画期的なソリューションである。
実運用に向けた課題
DJI Dock 2は高機能であるにもかかわらず、国内での実運用は広がっていません。その主な理由は、飛行申請のハードルが高いため、運用開始が難しいことにあるという。
本検証の目的
今回の検証では、バウンダリ行政書士法人と協力し、日本国内でDJI Dock 2が太陽光施設現場で運用可能であることを証明する。
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また、DJI Dock 2が太陽光施設の定期点検および夜間の定期巡視を完全無人で行えることを実証する。
実証実験の準備
実証実験の場所
今回の実証場所は、所有者の自宅から離れた山奥にある太陽光施設で、敷地面積は約18,000平方メートルある。遠隔点検および夜間巡視が実現できれば、大幅なコストカットできる。
また実証場所の太陽光施設の周りにはフェンスが設置されており、簡単に人が入れない敷地となる。
使用機材の詳細
今回の実証実験では、以下の機材を連携させることで、太陽光発電施設の定期点検・夜間巡視を現場において完全無人化した。
DJI Dock 2（ドローンポート）
DJI Dock 2は、ドローンの離着陸、充電、メンテナンス、操縦、データアップロード全てを担う現場設置型のドローンポート。
主な特長
- 可動性
100V電源と有線LAN環境がある場所であれば、どこでも設置できる。 - 耐久性
屋外での使用に耐える耐久性(IP55)を備えており、過酷な環境下でも安定した運用が可能。 - 拡張性
付属の風量計・雨量計により設置現場の天候状況も遠隔で確認できる。 - クラウド連携
FlightHub 2との連携により、飛行経路・飛行計画の作成、データ管理、機器メンテナンスを効率的にできる。
Matrice 3TD（赤外線カメラ搭載型ドローン）
Matrice 3TDは、DJI Dock 2と連携して使用する高性能な点検用ドローンだ。
主な特長
- 高性能カメラ搭載
可視光カメラ(広角カメラとズームカメラ)と赤外線カメラを搭載し、昼夜問わず高画質な映像を撮影できる。 - 長飛行時間
長時間飛行が可能で、広範囲の点検や巡視に対応できる。 - 耐候性
IP54であり、防塵防滴仕様となる。
FlightHub 2（クラウド管理ソフトウェア）
FlightHub 2は、DJIのクラウドベースのドローン運用管理プラットフォームだ。
主な特長
- 飛行ルートおよび飛行計画の作成・実行
複雑な飛行ルートや定期的な飛行計画を簡単に作成し、実行できる。 - リアルタイムモニタリング
ドローンの飛行状況をリアルタイムで監視できる。 - ドローン操縦の途中介入・遠隔操縦
定期運行中のドローンの緊急時に操縦権を奪うことができる。 - データ管理
飛行データや画像データをクラウド上に保存し、分析することができる。 - クラウドマッピング機能
撮影した写真データを基にクラウド上で2Dマッピング・3Dモデリングをすることができる。 - Dock 2およびMatrice 3TDの遠隔メンテナンス
遠隔地にいながら現場にあるドックや機体の状況が確認できる。 - 複数ドローンの管理
Dockだけでなく複数のドローンを同時に管理することができる。
スターリンク（衛星インターネットサービス）
スターリンクは、スペースXが提供する衛星インターネットサービスだ。
主な特長
- 広帯域かつ低遅延
世界中のほとんどの場所で高速なインターネット接続を提供する。 - 安定性
衛星を利用するため、地上回線に比べて安定した通信ができる。 - 設置の容易さ
小型端末を設置するだけで利用を開始できる。
本実証実験における役割
- 遠隔地での安定した通信
太陽光発電施設のような遠隔地において、安定したインターネット接続を提供し、FlightHub 2とのデータ通信を円滑にできる。 - クラウドとの連携強化
スターリンクとFlightHub 2を連携させることで、リアルタイムなデータ伝送や遠隔操作できる。
各機材の連携
- 遠隔地(各地)でのPCからFlightHub 2で飛行計画を作成し、スターリンクのインターネット接続によりDJI Dock 2に送信する。
- 現場のDJI Dock 2は、受信した飛行計画に基づき、Matrice 3TDを自動で離陸させ、ミッションを実行する。
- Matrice 3TDは、飛行中の映像データをリアルタイムでDock 2を介してFlightHub 2上に送信する。
- 遠隔地よりFlightHub 2にアクセスすることで、Matrice 3TDの映像確認や操縦ができる。
- Matrice 3TDが飛行計画を終えてDock 2に着陸したあと、収集したデータはDock 2を介してFlightHub 2上にアップロードされる。
- 遠隔地よりFlightHub 2にアクセスすることで、アップロードされたデータを確認およびダウンロードできる。
運用準備および設置工事について
飛行申請について
航空法の規制対象となる空域や方法で飛行する「特定飛行」の場合は、国土交通省への飛行許可・承認申請が必要だ。今回は「補助者を配置しない、夜間における目視外飛行」という非常に難易度が高い”国内初”の飛行事例となる。
今回の実証実験では、定期的な飛行を想定し年単位で許可・承認を取得する個別申請した。バウンダリ行政書士法人の協力のもと、大阪航空局への申請手続きを進め、無事に許可・承認を取得することができた。
バウンダリ行政書士法人 佐々木代表は次のようにコメントする。
夜間飛行や目視外飛行に加えて、補助者を配置しないといった規制内容が重複するドローンの運用は、 許可・承認を得るために必要な安全適合性を考慮した運用体制など、高度で複雑な要件を提示しながら申請手続きを行う必要があります。バウンダリ行政書士法人はドローン法務のプロフェッショナルとして、このような複雑で高難易度な飛行申請については独自マニュアルも作成するなど、許可承認の取得まで全面サポートしております。ドローン事業者さまは、是非お気軽にお問い合わせください！
DJI Dock 2設置について
DJI Dock 2は、屋外での長期的な運用を想定した設計ですが、より安定した運用を行うために、以下の点に注意した設置工事が必要だ。
・水平接地: 設置場所は水平を保ち、安定した基盤の上に接地する必要。
・防水対策: 電源ケーブルやLANケーブルは、防水加工を施すか、防水ボックス内に収納するなどの対策が必要。
・漏電対策: 漏電ブレーカーを設置し、感電や火災を防ぐ必要がある。
以上のようにDJI Dock 2を設置するには、専門的な知識と技術が必要となるため、電気工事の有資格者による施工がおすすめだ。
株式会社Fujitaka 根井氏は次のようにコメントする。
DJI Dock 2をはじめとするドックソリューションの設置や運用には、さまざまな専門知識が必要でございます。
当社、株式会社Fujitakaは、DJI Dock 2の正規販売代理店として、販売から設置、運用サポートまで日本全国で対応しております。
DJI Dock 2の導入をご検討の際は、ぜひお気軽にご相談ください。
また、当社はDJI産業機の正規販売代理店であり、DJI Dock 2だけでなく産業用ドローンについても販売・運用サポートを行っております。
機材検討から導入後の運用まで幅広くサポートいたしますので、お気軽にお問い合わせください。
DJI Dock 2の実運用においては、飛行申請や設置工事が大きな課題となる。今回の実証実験では、バウンダリ行政書士法人および株式会社Fujitakaの協力のもと、これらの課題を解決し、現場での完全無人運用の実現に至った。
実証実験の内容および結果
太陽光点検および夜間巡視のスケジュール
1/18(土)～1/27(月)の10日間、毎日3フライト定期運行した。内訳としては、以下の2種類のルート（飛行時間：約7分）を作成し、飛行した。
午前10時～、午後2時～：太陽光パネル点検及び施設巡回用ミッション
事前にMavic 3 Enterprise(写真測量用ドローン)で撮影して解析をした3Dデータをもとに、飛行ルートを作成することで、各ウェイポイントごとでのズームカメラでの画角もプレビューで確認できる。さらに、従来のウェイポイント作成よりも格段に直感的でわかりやすい点がメリットだ。
午後22時～：夜間巡回用ミッション
飛行スケジュール設定
どのフライトでも基本は動画撮影のみだが、一部動画だけでなく写真も同時に撮影するルートを設定したフライトもあった。定期運行をスケジュールした後で、「次は違うルートを飛行してほしいとき場合でも柔軟に変更できる仕様となっている。
定期運行中の操作に関して
飛行中のドローンの機体状況の確認、および遠隔操縦等は現場から15㎞以上離れたオフィスから株式会社Fujitakaによって行われた。
飛行中のドローン映像のモニタリングは、現場から500km以上離れたオフィスからシステムファイブが実施した。
これらの操作に関しては、全てFlightHub 2によって行い、インターネット回線によって現場のDock 2にアクセスしているため、理論上、どこにいてもFlightHub 2にアクセスできればこれらの操作できる。
定期点検と夜間巡視の具体的な実施内容および結果
定期飛行中は常に遠隔でFlightHub 2上でモニタリングしている状態での運用となった。
昼間の定期点検運行について
昼間のパネル点検飛行では、リアルタイムで赤外線映像のカラーパレットの変更を行う事ができ、ホットスポットの確認がFlightHub 2上で確認できた。
従来のドローン点検においても、送信機の画面で同様の映像を確認することができたが、同じ映像を現場から500km以上離れた弊社オフィス内のPC上で確認でき、遅延も約0.5秒程度で非常にラグが少なく確認できた。
飛行が終わってドローンがドックに戻ってくる度に写真・動画データがFlightHub 2上にアップロードされ、ホットスポットにマーキングできる。
このマーキング済みの画像はFlightHub 2の同じプロジェクトに入っているメンバーなら誰でもダウンロードすることが可能であり、またメンバーでなくてもQRコードやリンクを発行して共有することができるので、異常可能性箇所を共有するのに非常に有用だ。
夜間の巡視飛行について
夜間の巡視飛行においては、不審者や鳥獣等を発見したとき、その度に定期飛行を遠隔で停止させてFlightHub 2による操縦に切り替えることで、対象物の完全遠隔監視を実現した。
今回の実証では、午後22時～の定期運行にて可視光カメラでは暗くて確認することのできない鹿の群れを赤外線カメラによって発見することができた。
分析と考察
従来手法との比較
従来のドローンによる定期点検では、作業員が現場へ赴き、手動で点検飛行を実施した後、撮影データをドローンのSDカードから抜き出し、PCで内容を確認する必要があった。
また、点検前にはドローンのバッテリー充電や機材の準備が必要となり、これらの作業を含めると、1つの現場での点検作業には少なくとも半日を要した。
一方、DJI Dock 2を活用することで、バッテリー充電・定期飛行・データ転送を完全自動化できる。また、点検飛行の実施、リアルタイム映像の確認、撮影データの確認は、遠隔地から複数人で分業して行うことができるため、1人当たりの作業負担は大幅に軽減され、作業時間も数十分程度に短縮されるという。
さらに、この運用方法は、Dock 2を設置した複数の現場に対しても適用可能であり、移動コストや時間コストの削減効果は非常に大きくなる。
夜間巡視飛行をやってみて
従来の太陽光施設における夜間巡回では、1人の警備員が1時間に約5,000平方メートルを巡回する必要があった。この方法では、広大な敷地をカバーするために多くの警備員を配置する必要があり、人的リソースの負担が大きくなる。また、固定監視カメラは死角が多く、カメラが設置されていない場所の監視が不十分だ。
DJI Dock 2を運用することで、飛行時間7分で約18,000平方メートルの範囲を監視することができ、同じ広さを巡回するのに必要な時間を大幅に短縮した。さらに、怪しいところはドローン操縦の途中介入により完璧な監視が実現可能だ。
また、赤外線カメラを搭載したMatrice 3TDにより、夜間でも鮮明な映像をリアルタイムで距離関係なく複数人同時に確認できるため、不審者発見時の対応も迅速できる。
配信イベントの様子
定期運行期間内の1月24日に株式会社Fujitakaによる主催でGoogle meetによるオンライン配信イベントが行われた。もちろん定期運行の合間にも、飛行計画を設定すれば追加で飛行することは可能であり、当日はデモ用の別ルートを飛行した。
総括
DJI Dock 2を活用した無人運用の可能性
DJI Dock 2は、その自動運用と高い柔軟性によって、太陽光施設以外の多くの分野でも有効なソリューションとなり得る。特に、Matrice 3TDといった赤外線カメラ搭載型ドローンを組み合わせることで、さらなる効果が期待される。今回の実証実験では、現場に完全に人がいない状態での運用が実現された。これにより、以下の用途での展開も期待されるという。
インフラ設備点検・構造物検査
インフラ設備や橋梁、高層ビルなどの構造物の定期点検・検査は、安全性と効率性の向上が求められる重要な作業だ。従来の方法では、点検作業員が現地に赴き、高所や危険な場所での作業を行う必要があった。
DJI Dock 2とMatrice 3TDを活用することで、ドローンが自動で高精度なデータを収集し、構造物の内部の温度変化や異常可能性箇所を詳細に検出できる。これにより、点検時間を大幅に短縮し、作業員の安全性を確保することができる。さらに、点検の度に現場に人が行かずとも完全にリモートで運用できる可能性が今後期待される。
自然災害対応
自然災害が発生した際の迅速な対応は、被害を最小限に抑えるために非常に重要だ。DJI Dock 2とMatrice 3TDを活用することで、災害現場の状況をFlightHub 2でリアルタイムで把握し、必要な支援を的確に行うことができる。
例えば、洪水や地震の際には、赤外線カメラを搭載したドローンが被災地を飛行し、被害状況を撮影・自動データ送信することで、救助活動や復旧作業の計画立案に役立つという。また、夜間や悪天候時でも赤外線カメラを使用することで有効な情報を収集できる。（今回の実証実験では、現場に人がいない状態での雨での運用も実証した。）
Dock 2の完全無人運用における懸念点
今回の実証実験では、DJI Dock 2を使用して夜間を含む完全無人運用が可能であることを証明したが、いくつかの懸念点も浮き彫りになったという。
太陽光パネルの異常可能性箇所が発見された場合、現場に赴いて修理・メンテナンスを行う必要がある。また、Dock 2やMatrice 3TD自体のハードウェアの点検も必要不可欠であり、定期的なメンテナンスが求められる。DJIはDock 2の点検を半年に一度推奨しており、最低でも数か月に一度のペースで現地に行く必要がある。
とはいえ、国内ではまだドックソリューションの普及が進んでいない現状があるが、今回の実証実験がドックソリューション実運用のきっかけとなり、さらなる進展が期待できるとしている。
DJI Dock 2の現場における無人運用の将来性は高く、今後も継続的な検証と改善を通じて、効率性と安全性が向上することで、より国内での一般普及が現実的になると思われる。この革新的なソリューションが、さまざまな分野への貢献に期待だ。
