La tecnología de drones amplía el alcance de IoT móvil

Los vehículos aéreos no tripulados, más conocidos como "drones", se han convertido el sueño de los hermanos Wright de volar tripulado en su oreja al introducir máquinas voladoras sin piloto en las vías respiratorias.

Los drones se pueden usar para una variedad de esfuerzos, desde la tarea solemne de la guerra remota hasta las payasadas de los aviadores aficionados. Pero hay mucha más actividad de drones llenando la brecha entre la herramienta militar y los juguetes para aficionados a medida que las empresas han comenzado a apreciar los beneficios operativos y económicos de las funciones habilitadas por drones.

Los drones varían en tamaño desde apenas un pie de largo hasta el tamaño de un avión pequeño, dependiendo de la tarea en cuestión. De esas tareas, algunas de las aplicaciones más interesantes han aparecido en entornos de Internet de las cosas / Industrial IIoT / IIoT. Los drones pueden agregar de manera efectiva puntos finales de IoT móviles para extender una red más allá de lo que de otro modo serían limitaciones físicas. Esto se ha vuelto crítico ya que muchos procesos empresariales tienen lugar en el borde de la red. A su vez, la tecnología de drones ha extendido las capacidades de muchos dispositivos de IoT móviles a un nuevo territorio en el borde.

"Creo que los drones son en gran medida dispositivos de IoT y hay mucha superposición en términos de tecnología y también de clientes y casos de uso", señaló Adam Bry, director ejecutivo de Skydio, un fabricante de hardware y software de drones en Redwood City, CA.

Los drones, conocidos como vehículos aéreos no tripulados (UAV) o sistemas de aviones no tripulados (UAS), son los únicos capaces de explorar e informar sobre ubicaciones que pueden ser inaccesibles por otros medios. En un entorno de IoT, un dron podría actuar como un sensor móvil para recopilar datos y transmitirlos a una aplicación en la nube o algún otro servicio de análisis.

Los drones también se pueden utilizar como dispositivos de inspección remota para ayudar a mantener los puntos finales de IoT y otros componentes. Por ejemplo, un dron puede verificar el estado físico de los sensores basados ​​en torres u otros equipos conectados a IoT, eliminando así la necesidad de inspecciones en persona potencialmente peligrosas. En algunos casos, podría ser posible utilizar un dron para realizar las actividades de mantenimiento necesarias o las reparaciones del dispositivo. Al menos, es una forma rápida, segura y económica de vigilar equipos críticos.

Crece el mercado de drones

La firma de investigación Gartner proyectó un crecimiento para los drones comerciales. "En 2020, los envíos mundiales de drones empresariales de Internet de las cosas (IoT) (definidos como drones voladores) totalizarán 526.000 unidades, un aumento del 50% con respecto a 2019", señaló Gartner en su Análisis de pronóstico:envíos de drones empresariales de IoT, En todo el mundo . "Se prevé que los envíos globales alcancen 1,3 millones de unidades en 2023".

"De repente, el ritmo se aceleró", dijo David Benowitz, jefe de investigación de DroneAnalyst. “Hemos visto muchos más usos industriales en los últimos años y ahí es donde se está produciendo una gran aceleración. Pero sabes que durante los últimos cuatro o cinco años, específicamente, hemos visto mucha madurez en la tecnología de drones y eso ha llevado a una gran cantidad de ... adopción empresarial ".

La adopción de clientes también rastrea con proyecciones de mercado. En una encuesta realizada por DroneDeploy, un proveedor de software para drones, de 140 de sus clientes, el 53% dijo que esperaban aumentar el gasto en drones y software para drones en 2020. Los hallazgos de la compañía, detallados en su " El informe Estado del mercado de drones 2020:escala y crecimiento ”, también señaló que menos del 5% de los encuestados anticipó reducir el gasto en drones.

A pesar de estas noticias prometedoras, la tecnología de drones es una industria incipiente, aunque con potencial y espacio para crecer, particularmente en entornos de IoT. "Es ... sigue siendo el Salvaje Oeste desde una perspectiva de producto y tecnología", dijo Bry.

Cómo se usa la tecnología de drones y por qué

El informe de Gartner indicó que los drones son actualmente los más utilizados por la industria de la construcción, seguidos por los servicios de monitoreo de incendios, las compañías de seguros y los departamentos de policía. En los próximos años, se espera que todos estos sectores dupliquen el uso de drones.

Una encuesta realizada por Drone Industry Insights (DII), cuyos resultados se publicaron en el informe "Drone Industry Barometer 2020" de la organización de investigación de mercado de drones, indicó que la inspección / mantenimiento era el principal caso de uso de drones según lo observado por el 35% de los proveedores de servicios de drones y 18 % de usuarios empresariales, respectivamente. Otros usos clave incluyeron mapeo (25% / 16%), topografía (15% / 33%) y fotografía o filmación (16% / 19%).

Los encuestados de DII calificaron sus razones para emplear drones como muy importantes, importantes y no importantes. El sesenta por ciento dijo que ahorrar tiempo era muy importante, seguido de cerca por la mejora de la calidad (59%). El 53% dijo que mejorar la seguridad en el trabajo era muy importante y, finalmente, el 47% calificó el ahorro de costos como muy importante.

Algunas industrias han sido pioneras en el uso de drones como extensiones de sus entornos de IoT o como complemento de otros procesos de recopilación de datos.

Las empresas de energía están agregando inspecciones habilitadas por drones a sus amplias infraestructuras de IoT. Los drones pueden volar fácilmente y escanear visualmente líneas eléctricas, turbinas eólicas y otros equipos de generación y transmisión, tareas que de otro modo tendrían que realizarse manualmente o podrían no ser factibles en absoluto. El mantra de los drones de más rápido, más barato y más seguro hace que su uso sea particularmente atractivo para los proveedores de electricidad.

La agroindustria representa otra vertical pionera en drones. Las grandes granjas ya dependen de sensores conectados a IoT para medir el riego, la calidad del suelo y otras métricas clave. Pero muchas granjas han agregado equipos de sensores transportados por drones a sus arsenales. Los drones recopilan parte de la misma información que los sensores conectados, pero pueden ir más allá de la información más básica con datos recopilados mediante técnicas avanzadas como la fotografía infrarroja y otras imágenes aéreas.

Las industrias de la construcción y los seguros también se han adaptado perfectamente a la tecnología de drones, ya que les permite inspeccionar sitios y estructuras fácilmente y sin necesidad de que los trabajadores estén presentes en el sitio.

Bry de Skydio describió cómo el Departamento de Transporte de Carolina del Norte usa hardware y software de Skydio para inspeccionar la parte inferior y las estructuras de soporte de los puentes.

“Este es un caso de uso en el que en el pasado usábamos lo que se llama un camión espía, que es una pieza gigante de maquinaria que se mueve a lo largo de la parte superior del puente y luego cuelga a una persona debajo de un gran brazo en voladizo, lo cual es muy caro y peligroso ". Bry dijo.

No hace falta decir que el uso de un dron en lugar del camión espía evitó gran parte del gasto y el peligro del enfoque anterior. La capacidad del dron Skydio para operar de forma autónoma es fundamental en este caso, ya que es posible que el dron tenga que volar más allá de la línea de visión del operador.

Cargas útiles de drones

Dada la variedad de tareas que pueden realizar los drones, necesitan llevar equipos especializados para recopilar datos y transferirlos a los puntos finales de IoT u otras instalaciones para su análisis.

El equipo básico de drones incluirá dispositivos de navegación y comunicaciones como GPS y radios Wi-Fi o LTE para transmitir datos.

Las cámaras, desde cámaras fijas y de video hasta dispositivos de imágenes más sofisticados, también son componentes básicos de los conjuntos de herramientas de los drones. Dependiendo de sus aplicaciones, los drones también pueden llevar equipos de detección de calor o humedad. Los datos de imágenes ahora se pueden procesar en tiempo real, lo que hace que los drones se vean como cualquier otro dispositivo de recopilación de datos conectado a un IoT.

Los drones también se pueden utilizar para transportar mercancías, como lo demuestran de manera más destacada las pruebas de Amazon de entrega de mercancías de venta en línea basada en drones.

Consideraciones sobre la implementación de drones

Los drones suelen estar equipados con dos tipos de software. El software que está estrechamente acoplado con el hardware del dron manipula el dron y el equipo para mantenerlo en alto mientras lo conecta de nuevo a un operador que controla la trayectoria de vuelo del dron. El segundo tipo de software es la aplicación:los programas que permiten al dron completar su tarea específica y recopilar información relevante.

Actualmente, no existen estándares para el control o el software de la aplicación, por lo que un comprador potencial debe ser consciente de que el software de la aplicación generalmente debe personalizarse para que funcione con el dron de un fabricante específico y su sistema operativo básico. Como resultado, debe asegurarse de que el software que necesita pueda ejecutarse en el hardware del dron que pretendía adquirir. Skydio, por ejemplo, comercializa algunas aplicaciones de software, como Skydio 3D Scan y Skydio House Scan, con sus drones, y también se asocia con otros fabricantes de software de drones para otras aplicaciones. Y, por supuesto, un usuario potencial tiene que confirmar que el formato de los datos que el dron recopila y difunde es consistente con otros formatos utilizados actualmente por los programas de análisis de datos ya implementados. Es posible que se requiera algún trabajo de integración.

Cada fabricante generalmente tiene sus propios SDK [kits de desarrollo de software] que funcionan como API [interfaces de programación de aplicaciones] para que pueda instalar diferentes aplicaciones, tener diferentes controles y tener una automatización diferente ”, señaló Benowitz.

Otra consideración es el tipo de comunicaciones con las que está equipado el dron y la facilidad con la que se integrará con un IoT existente u otro entorno en red.

"Hay formas de comunicación patentadas, y la mayor parte de la comunicación entre el dron y el controlador remoto es patentada", dijo Benowitz, "y en general, está encriptada bajo AES-256".

Si bien la mayoría de los drones usan Wi-Fi o una variación patentada de ese estándar, la banda ancha LTE es una alternativa inminente. Esto podría habilitarse incorporando un chip SIM en el dron que le permitiría aprovechar la tecnología 4G o 5G para ampliar significativamente su rango operativo.

"Creo que con el tiempo, LTE se convertirá en un ingrediente realmente crítico para la industria", dijo Bry de Skydio.

El aumento del alcance no es solo un obstáculo tecnológico. Las regulaciones de la FAA actualmente limitan los drones voladores "más allá de la línea de visión" y sobre las personas o de noche. Para operar un dron en cualquiera de esas condiciones se requiere una exención de la FAA y posiblemente pasar una prueba que demuestre las habilidades de pilotaje de un operador.

Otro problema de alcance es la duración de la batería. La batería tiene que alimentar el vuelo del dron y la recopilación y transmisión de datos, por lo que una batería de corta duración significa misiones más cortas y frecuentes. La tecnología de la batería ha mejorado y, al igual que con otros dispositivos de transporte habilitados con batería, la tecnología está recibiendo mucha atención y desarrollo. Una empresa francesa, xSun, está intentando solucionar el problema de la batería equipando sus drones con células solares.

"Yo diría que para la mayoría de las aplicaciones, la duración de la batería no es un gran problema", señaló Benowitz. "Si está realizando una misión de imágenes automatizada, los drones están lo suficientemente automatizados, por lo que cuando necesite cambiar las baterías, simplemente regresará, cambiará la batería y volverá a su trabajo".

Otros desarrollos a tener en cuenta incluyen sofisticados dispositivos de acoplamiento que pueden recargar y lanzar drones autónomos, y sistemas de gestión del tráfico que proporcionarán controles de vuelo más sofisticados.

Las etiquetas adhesivas de precios de los drones varían

Dado lo que pueden lograr en ciertos entornos, los drones pueden ser soluciones extremadamente económicas, especialmente si las alternativas son vuelos tripulados en helicópteros u otras aeronaves.

El costo de un dron dependerá en gran medida de su aplicación:qué se espera que haga, durante cuánto tiempo y en qué condiciones. Dicho esto, un dron comercial puede ser casi tan económico como un modelo de consumo, y puede costar unos mil dólares. Los drones destinados a uso industrial, sin embargo, son más caros, por supuesto, pero en general todavía caen en el rango de los "miles de dólares", en lugar de decenas de miles.

"Hay una gran variedad, aunque la mayoría de las compras todavía se encuentran en el rango de precios de $ 1,000 a $ 2,000", dijo Benowitz.

Para la mayoría de las empresas, ese precio modesto convertiría a los drones en una alternativa muy asequible como complemento a una infraestructura de IoT / IIoT.