Nuevo sistema para inspeccionar las infraestructuras ferroviarias y apoyar la labor de los técnicos

Este proyecto surge a partir de la primera convocatoria para la realización de pilotos 5G lanzada por la entidad pública Red.es de la que Telefónica resultó ganadora. El objetivo de este proyecto es poder realizar inspecciones de forma remota mediante drones controlados por 5G volando más allá de la vista del piloto (Beyond Visual Line Of Sight, BVLOS).

Actualmente la inspección de vías e infraestructuras ferroviarias se realiza a pie, recorriendo las vías kilómetro a kilómetro. Estas inspecciones se hacen, por cuestiones de seguridad, cuando no hay circulación de trenes, normalmente por la noche, lo que dificulta mucho la tarea por la escasa visibilidad aparte de tener que sufrir los técnicos las duras inclemencias del tiempo. En Galicia, la vía es muy sinuosa en zona de montaña y con difícil acceso. Esto hace que para algunos tramos, sea más costoso el poder acceder a la vía que la propia inspección. Vamos a ver cómo los drones conectados por 5G ayudan a los técnicos de vías a realizar las inspecciones diarias.

El uso de drones para ello no es algo nuevo, ya existen algunas aplicaciones para la inspección de infraestructuras. Sin embargo, las capacidades del 5G son las que permiten controlarlo de forma remota sin que se tenga que desplazar un técnico al terreno y recibir toda la información en tiempo real para ser analizada.

¿Por qué usar 5G?
Incorporar la conectividad 5G a los drones permite aprovechar la alta capacidad de transmisión de datos y la baja latencia de estas comunicaciones (tiempo que tarda un dato en ir hasta el servidor y volver) para controlar el dron de forma remota. Esto es, el dron manda toda la información, posición, dirección, velocidad, altura, incluso imágenes de la cámara de pilotaje, en tiempo real y el piloto puede mandarle órdenes de forma instantánea para controlarlo desde cualquier lugar, incluso a cientos de kilómetros del propio dron. Por otra parte, la cobertura continuada de la red 5G hace que podamos inspeccionar decenas de kilómetros de vía de forma continua, a diferencia de los enlaces de comunicaciones radiofrecuencia punto a punto usados en la actualidad cuya cobertura comprende unos pocos kilómetros.

Actualmente la inspección de vías e infraestructuras ferroviarias se realiza a pie, recorriendo las vías kilómetro a kilómetro

Por otro lado, usar 5G no sólo para el pilotaje sino para la trasmisión de datos recogidos por el propio dron permite que aprovechemos estas mismas capacidades para enviar vídeo de alta calidad y baja latencia para que sea analizado en tiempo real por una inteligencia artificial que pueda reconocer los diferentes elementos de la vía como la señalética, catenaria, etc. Con este inventariado automático, somos
capaces de aplicar técnicas de mantenimiento predictivo que hacen mucho más eficiente el mantenimiento de la vía.

Despliegue de infraestructura de red 5G
Para la realización del proyecto se han creado dos corredores ferroviarios en la provincia de Ourense de aproximadamente 5 km cada uno. Para ello han instalado equipos 5G y antenas activas en la banda de 3.500 MHz.

En la central de Montiño en A Coruña Telefónica ha instalado un edge computing. El concepto de edge computing consiste en situar el servidor que procesa los datos cerca de la fuente donde se generan esos datos para reducir aún más la latencia. En este caso, el corredor ferroviario 5G donde vuela el dron está en Ourense y el edge computing en La Coruña. Este servidor en el Edge es el que controla el dron y procesa las imágenes para el reconocimiento automático de objetos mediante Inteligencia Artificial.

El dron
En el proyecto se ha usado un dron multirotor de fabricación española de cuatro brazos y 8 motores. Este dron nos permite embarcar hasta cuatro kilogramos de peso, necesario para incorporar los siguientes sistemas:

• Una cámara First Person View (FPV). Esta es la cámara que enfoca al frente y es la que se usa para el pilotaje en remoto. Debe transmitir las imágenes con mínima latencia
• Una cámara de inspección. Esta cámara se embarca en el dron orientada hacia la vía. Envía imágenes de muy alta calidad y dispone de un potente zoom para recoger hasta el más mínimo detalle de la vía volando el dron por encima de la catenaria, incluso a 50 metros de altura.
• Una cámara de 360 grados. Esta cámara nos da una visión panorámica de la zona a inspeccionar y nos permite visualizar el entorno en todas direcciones sin necesidad de girar el dron.
• Un ordenador de a bordo con conectividad 5G que se encarga de gestionar toda la telemetría (estado del dron, localización, velocidad, dirección, etc.) y permite la comunicación bidireccional con el piloto.

En el Edge está alojada la plataforma de control donde se tiene acceso a toda la información necesaria para pilotar el dron y para ejecutar los trabajos de inspección (control del dron en tiempo real; ejecución de misiones; visualización de la cámara de pilotaje, etc.).

Los drones conectados por 5G ayudan a los técnicos de vías a realizar las inspecciones diarias

Además de la plataforma de visualización de imágenes anterior, se ha desarrollado un player para gafas de realidad virtual Oculus Rift y Oculus Quest donde podemos tener acceso a la misma información en tiempo real que se muestra en la plataforma pero en formato 360.

Más allá de la inspección lineal de vías
Las inspecciones en una infraestructura ferroviaria comprenden diversos ámbitos. El primero de ellos la inspección lineal que comprende la propia vía, la catenaria, las instalaciones de seguridad y la infraestructura que alberga la propia vía como terraplenes, trincheras, aludes y demás elementos de tierra. Además de esto, se inspeccionan todo tipo de estructuras como viaductos, túneles, pasos superiores, pasos inferiores, obras de drenaje… Es en algunos de estos últimos casos donde la inspección se torna más complicada, ya que hay puentes, viaductos o trincheras donde el acceso es sencillamente imposible. También hay lugares a los que hasta ahora no se tenía acceso como por ejemplo grandes viaductos en los que no se puede ver lo que ocurre en las pilas ni en los apoyos. Es por ello por lo que esta solución de drones 5G proporciona una gran ventaja para inspeccionar zonas de difícil acceso.

La cobertura continuada de la red 5G hace que podamos inspeccionar decenas de kilómetros de vía de forma continua

En definitiva, los principales beneficios que aporta esta esta solución de drones 5G para inspección de infraestructuras son:

• Las inspecciones son más sencillas y eficientes pudiendo hacerse de forma diurna y sin tener que llegar por dificultosos accesos. Por lo tanto, podrán ser más frecuentes.
• Se pueden inspeccionar lugares actualmente inaccesibles como pilares de puentes partes altas de las infraestructuras, etc.
• Se reducen las visitas con desplazamiento de técnicos, optimizando costes, seguridad y eficiencia al tener una inspección previa con el dron antes de que acuda un técnico.
• Se obtiene información adicional a la de una inspección visual mediante el uso de cámaras y sensores especializados.
• Se consigue obtener un inventariado automático al automatizar la detección de elementos en la vía mediante Inteligencia Artificial.
• Se posibilita el mantenimiento predictivo, lo que reduce costes de mantenimiento y afectaciones al servicio.
• Se incrementa la rapidez de actuación en caso de imprevistos, mejorando la efectividad y reduciendo los riesgos.

Además, los drones 5G van a hacer posible obtener información más exhaustiva que la que se recoge en una inspección visual, ya que existe la posibilidad de equipar al dron con diferentes sensores para obtener esa información adicional. Por ejemplo, una cámara multiespectral para el control de la vegetación, o una cámara termográfica para la detección de puntos calientes en la catenaria que pueden producir defectos en la misma, o un LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) que permite hacer modelos 3D. Además, se podrán detectar intrusos o llegar de forma rápida en situaciones de emergencia para tener una primera toma de contacto con la zona.

En definitiva, la unión del 5G con los drones abre todo un mundo de posibilidades en numerosos ámbitos de actividad. De hecho Telefónica ya lo ha probado además de en el caso que nos ocupa de inspección de vías férreas, en la entrega de paquetes, en el control y seguridad de las carreteras, en la trasmisión de eventos en directo…

Los drones 5G proporcionan una gran ventaja para inspeccionar zonas de difícil acceso

Estos avances también se reflejarán en la forma de emplear los drones. Dentro de no mucho, la imagen que tendremos a la hora de hablar de operaciones profesionales con drones será totalmente diferente. Será la de un piloto en una sala de control pilotando remotamente el dron, visualizando en una pantalla las imágenes de la cámara de pilotaje, así como localización, altitud, velocidad, etc. Además tendremos, al momento, la información del resto de cámaras y sensores que vayan embarcados en el dron 5G. Todos esos datos pueden ser visualizados o incluso tratados por una Inteligencia Artificial en tiempo real.

En definitiva, con el empleo de los drones conectados 5G, Telefónica sigue avanzando en la digitalización de diversos sectores de actividad e impulsando una transformación constante que facilita a la industria y a la sociedad adaptarse a los retos de los nuevos tiempos. Esta transformación digital respaldada por Telefónica, con especial protagonismo del 5G, se presenta como palanca clave de crecimiento económico y herramienta de recuperación y como una palanca esencial para promover la sostenibilidad medioambiental.