Drohneninspektion von Freileitungen, geplant nach Startpunkt und Wetter

Die Planungsfrage

Ein Netzbetreiber inspiziert seine Freileitungen mit Drohnen. Die Leitungen sind echt: etwa 20 km 110 kV und 78 km Mittelspannung aus OpenStreetMap in einer ländlichen Gegend. Drei Trupps haben je ein Fahrzeug, und das Fahrzeug ist der Startpunkt: Es fährt an der Leitung entlang zu einem Punkt an der Straße, der Trupp baut auf, befliegt einen Abschnitt, wechselt die Akkus und fährt weiter. In der offenen Kategorie der Drohnenregeln behält der Pilot die Drohne in Sichtweite, also deckt ein Startpunkt einen Abschnitt von etwa 900 m ab. Flüge brauchen Tageslicht, keinen Regen und höchstens 10 m/s Wind in Flughöhe. Zwei Abschnitte haben eine offene Störungsmeldung, zehn führen durch Wald mit Vegetationsrisiko. Am Dienstagmorgen bringt eine neue Vorhersage Wind und Schauer ab Mittag. Am Mittwoch um 10:00 löst eine Mittelspannungsleitung aus und wird wieder zugeschaltet; ihre 5 km müssen bis 16:00 abgeflogen sein.

So planen wir

Jede Leitung wird an ihren Masten in Abschnitte von höchstens 900 m geteilt: die Reichweite eines Startpunkts, wenn der Pilot die Drohne in Sichtweite behält. Für jeden Abschnitt sind die möglichen Startpunkte Punkte an der Straße, die das Fahrzeug erreicht, außerhalb von Wohngebieten und außerhalb der 100-m-Zonen von Autobahnen, Bundesstraßen und Bahnstrecke. Wo kein Straßenpunkt nah genug liegt, geht der Pilot zu Fuß zu einem Platz in Reichweite. Der Plan wählt Trupp, Reihenfolge und Startpunkt jedes Abschnitts. Eine Simulation der Woche macht daraus Zeiten: die Fahrt, den Aufbau, jeden Flug mit seinem Akku, das Warten auf einen geladenen Akku oder ein Wetterfenster, die Teile, die von der Straße aus geprüft werden, und die Heimfahrt. Jede Änderung, die der Plan versucht, wird mit dieser Simulation geprüft. So sieht der Plan, wann ein Abschnitt auf den Wind warten würde, und legt Arbeit in ruhigere Stunden.

Verglichen wird mit der üblichen Praxis in derselben Woche mit denselben Ereignissen: Das Gebiet ist fest in drei Teile geteilt, einer je Trupp; jeder Trupp arbeitet Leitung für Leitung in der Reihenfolge der Liste, die Prioritätenliste zuerst, setzt für jeden Abschnitt einen Startpunkt und fliegt, sobald das Wetter es erlaubt. Damit brauchen die drei Trupps 14 Trupp-Tage und fahren 631 km, die Kontrolle nach der Auslösung endet erst am Donnerstag, und die Kampagne läuft bis Freitag. Der Plan in Sichtweite braucht 11 Trupp-Tage, fährt 321 km und ist am Donnerstag fertig; 17 von 19 vorrangigen Abschnitten sind pünktlich. Der Plan außerhalb der Sichtweite fliegt länger von weniger Startpunkten (50 statt 93 Aufbauten), braucht 10 Trupp-Tage und fährt 250 km.

Wo der Plan nicht besser ist: Die Trupps warten länger auf Wetterfenster (etwa 23 Stunden in der Woche, 18 bei der üblichen Praxis), weil der Plan die guten Tage füllt und an den windigen Wartezeit in Kauf nimmt. Zwei Abschnitte der ausgelösten Leitung sind etwa eine Stunde zu spät, weil es am Mittwochmittag zu windig zum Fliegen ist. Der Flug außerhalb der Sichtweite spart Aufbauten und Kilometer, aber jeder Trupp braucht zwei Luftraumbeobachter: Er braucht 30 Personentage gegenüber 22 in Sichtweite und kostet etwa so viel wie die übliche Praxis. Leitungen, Masten, Straßen und Flächen sind echt. Woche, Wetter, Betriebshof, Trupps, Prioritäten und Befunde sind fiktiv, und alle Raten sind Annahmen.

Was der Plan zeigt