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IoT-Drohnen: Wie sich die Anwendungsfälle für Drohnen verändern

Drohnen gibt es schon lange, doch es ist interessant zu sehen, welche Anwendungsfälle sich entwickeln, vor allem im Bereich des Internets der Dinge. Drohnen sind ein lustiges Spielzeug, und viele Menschen fliegen sie als Hobby. Aber mit der Zeit werden immer mehr kommerzielle und professionelle Drohnen für eine Reihe von Geschäftsanwendungen und kritischen Missionen eingesetzt - alles von Sportfotografie bis hin zu Wissenschaft, Forschung, militärischen Missionen, medizinischen Zwecken und Suche und Rettung. Lassen Sie uns diese IoT-Drohnen nennen.

Mit dem massiven Wachstum des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) und des industriellen Internets der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) werden wir mehr Drohnen sehen, die wichtige Aufgaben übernehmen - vor allem dort, wo es für Menschen teuer, gefährlich oder unmöglich ist, zu reisen. In diesen Fällen können Drohnen die Reise oft schneller machen oder eine Aufgabe effizienter und mit weniger Risiko erledigen. Sie können sozusagen als elektronischer "Kanarienvogel in einer Kohlenmine" fungieren.

In diesem Beitrag werden wir einige der IoT-Anwendungen für Drohnen behandeln, wie sich diese Drohnen von den ferngesteuerten Fluggeräten unterscheiden, die von Hobbyisten geflogen werden, und wie Drohnen für geschäftskritische IoT-Anwendungen eingesetzt werden.

Können Drohnen Leben retten?

Vor kurzem gab es eine fesselnde Geschichte in der Minneapolis Star Tribune: Drohne beendet Rätsel um vermissten Jungen. Es war eine fesselnde Geschichte. Eine ganze Gemeinde von über 600 Menschen hat sich zusammengetan, um das Grundstück der Familie und die umliegenden Gebiete nach dem vermissten 6-Jährigen zu durchsuchen, der an einem Tag nach der Schule mit seinem Hund spielen gegangen und verschwunden war.

Einer der Leute, die sich dafür interessierten und dachten, er könnte helfen, war der Besitzer einer Drohne mit einer Wärmekamera, die heiße Stellen "sehen" konnte. Es war Nacht geworden, und niemand konnte mehr als den Rand eines Taschenlampenlichts sehen. Das Gerät konnte nicht nur nach warmen Stellen suchen, sondern auch schnell über riesige Maisfelder fliegen, für deren Durchkämmen die Sucher Stunden gebraucht hätten.

"Ich stieß auf einen Fleck mit Wärmesignatur, der anders aussah", sagte Drohnenbesitzer Steve Fines. "Es war eine helle, unregelmäßige Form. Es sah nicht wie ein Reh oder ein Bär aus." (Aufmerksame Leser werden hier die Möglichkeit eines Bären oder eines anderen wilden Tieres in der Nähe des vermissten Kindes bemerken).

Der warme Fleck entpuppte sich als der Junge und sein treuer Hund Remington. Die Drohne entdeckte nicht nur den Jungen und sein Haustier, sondern führte die Arbeiter auch zu der Stelle, an der der Junge im Dunkeln im Schneidersitz saß und seinen Hund hielt.

Diese Geschichte ist in so vielerlei Hinsicht inspirierend. Technologie kann uns heute helfen, über unsere begrenzten Fähigkeiten mit dem menschlichen Auge hinaus zu sehen. Während uns Flügel und Sensoren fehlen und wir grundsätzlich verwundbar sind, kann sich eine Drohne schnell über Gelände bewegen, an gefährliche Orte gehen, die für Menschen nicht geeignet wären, und sogar ein Team von Suchenden durch ein dunkles Kornfeld führen. Und die Technologie wird immer besser, so dass Drohnen sich weiter vom Einsatzort entfernen und viel anspruchsvollere Missionen durchführen können.

Arbeitsdrohnen vs. Hobbydrohnen

Heute ist es für jeden möglich, eine Drohne zu besitzen, die auch als "kleines unbemanntes Luftfahrzeug", "unbemanntes Luftfahrzeug (UAV)", "unbemanntes Flugsystem" (UAS) oder "ferngesteuertes Luftfahrzeug" (RPA) bezeichnet wird. Diese Begriffe haben laut einem Artikel auf Botlink unterschiedliche Bedeutungen. Zum Beispiel glauben viele, dass der Begriff UAV darauf hinweist, dass das Fluggerät über autonome Fähigkeiten verfügt, während reine Drohnen dies nicht tun. Für die Zwecke dieses Artikels verwenden wir die gängige Bezeichnung Drohne, um diese Klasse von ferngesteuerten Fluggeräten zu bezeichnen.

Projekte zur Entwicklung von Internet-of-Things-Drohnen sind auf dem Vormarsch. Viele der Entwickler fangen vielleicht als Hobbyisten an und erkennen dann, dass es reale Anwendungen oder sogar lebensrettende oder missionskritische Zwecke für ihre unbemannten Fluggeräte gibt - so wie der Mann aus Minnesota, der half, den verlorenen Jungen und seinen Hund zu finden. Es gibt also sicherlich eine Grauzone zwischen Hobbydrohnen und Arbeitsdrohnen. Aber für diejenigen, die erwägen, ein IoT-Drohnenprojekt in Angriff zu nehmen, lassen Sie uns über einige der Dinge sprechen, die diese beiden Märkte voneinander unterscheiden.

Über Hobby-Drohnen

Die weitverbreitete Verfügbarkeit von Drohnen ist wunderbar für Verbraucher, aber sie bringt auch einige Herausforderungen mit sich, da private Drohnen dafür bekannt sind, in beschränktem Luftraum zu fliegen und abgeschossen zu werden, weil sie als Spionagemechanismus wahrgenommen werden. Es ist wichtig, verantwortungsvoll zu fliegen, wenn Sie eine private Drohne besitzen und betreiben, und die Regeln und Vorschriften zu befolgen. Diese gelten für jede Art von privaten Drohnen, außer für kleine Spielzeuge.

Die Regeln für das Fliegen einer privaten Drohne sind leicht zu finden, zumindest für Drohnen, die in den Vereinigten Staaten besessen und betrieben werden, wo alle Fluggeräte von der U.S. Federal Aviation Administration (FAA) geregelt werden. Achten Sie darauf, die in Ihrem Land geltenden Vorschriften zu finden. Laut einem Artikel von PCMag sind die Regeln in den USA wie folgt:

  • Wenn Ihre Drohne mehr als 250 g (8,8 Unzen) wiegt, müssen Sie Ihre Drohne bei der FAA registrieren
  • Die Registrierung erfolgt mit einem Aufkleber, den Sie an der Außenseite des Fahrzeugs anbringen müssen
  • Fliegen Sie Ihre Drohne auf oder unter 400 Fuß
  • Halten Sie Ihre Drohne in Sichtweite
  • Fliegen Sie niemals in der Nähe anderer Flugzeuge, insbesondere in der Nähe von Flughäfen (halten Sie einen Abstand von 5 Meilen ein, oder benachrichtigen Sie die Flugsicherung)
  • Fliegen Sie niemals über Personengruppen
  • Fliegen Sie niemals über Stadien oder Sportveranstaltungen
  • Fliegen Sie niemals in der Nähe von Notfalleinsätzen wie Bränden
  • Niemals unter Einfluss fliegen
  • Beachten Sie die Anforderungen an den Luftraum

Über Arbeitsdrohnen für IoT-Anwendungen

Lassen Sie uns nun über Drohnen sprechen, die wichtige Aufgaben und Missionen erfüllen. Arbeitsdrohnen haben einen Zweck wie Diensthunde, aber sie müssen nicht gefüttert werden. Und während sie hart arbeiten, verlangen sie kein Gehalt. Aber ganz im Ernst: Es gibt einige wichtige Unterscheidungsmerkmale zwischen professionellen Drohnen, die wichtige Aufgaben erfüllen, und Hobby-Drohnen:

  • Arbeitsdrohnen können kommerzielle, industrielle und militärische Aufgaben haben, die von Unterhaltung über Überwachung bis hin zu Landwirtschaft und Paketzustellung reichen.
  • Sie verfügen über eine Vielzahl von zusätzlichen Funktionen und Merkmalen, die ihren Verwendungszweck unterstützen. Diese können umfassen:
    • Funkgeräte und GPS für Standortinformationen und Datenübertragung
    • Video- und Standbildkameras für die Aufnahme der Positionierung von Objekten und Personen, Verbrecher auf der Flucht oder Sportvideografie
    • Licht-, Wärme- und Temperatursensoren zur Ortung von Lebewesen, Überwachung von Wettersystemen und mehr
    • Fähigkeit, Nutzlasten zu transportieren und auszuliefern, einschließlich Fracht, Pakete und medizinische Versorgung
    • Fähigkeit, Saatgut oder Dünger in landwirtschaftlichen Anwendungen zu verteilen
    • Solarzellen zum Aufladen, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern
  • Aus den oben genannten Gründen müssen Arbeitsdrohnen über Spezifikationen des Industriedesigns verfügen:
    • Sie sind gehärtet, um eine Reihe von Umgebungsbedingungen zu bewältigen
    • Sie haben oft mehr Propeller, abhängig vom Gewicht, das sie tragen müssen
    • Sie sind in der Regel mit industrietauglichen Leuchten, Sensoren und anderen Funktionen ausgestattet

Einen ausgezeichneten Artikel über die Bandbreite der Anwendungsfälle für Drohnen finden Sie in dem Artikel 10 Non-murderous Things Drones Do Every Day, im Wissenschaftsmagazin How Stuff Works.

Anwendungsbeispiele für professionelle IoT-Drohnen

Hier ist ein kurzer Überblick über einige der Anwendungen für Internet-of-Things-Drohnen. Da jeder dieser Anwendungsfälle ein eigener Artikel sein könnte, versuchen wir hier nur, einen groben Überblick über IoT-Drohnen zu geben, um die Funktionalität hervorzuheben, die sie für die Durchführung verschiedener Aufgaben und Missionen benötigen. Wenn Sie ein Entwickler sind, der im Bereich der Drohnentechnologie arbeitet, hoffen wir, dass dies Ihre Fantasie für Ihr nächstes IoT-Drohnenprojekt anregt.

Drohnen für Such- und Rettungseinsätze

Wie wir in der Anekdote aus dem echten Leben am Anfang dieses Beitrags gesehen haben, ist die Drohnentechnologie ideal für Such- und Rettungseinsätze. Drohnen können abgelegene Gebiete schneller erreichen als Menschen oder Fahrzeuge. Sie können schnell in Gebiete gelangen, die mit Fahrzeugen nicht befahrbar sind, die zu weitläufig sind, um sie zu Fuß zu durchqueren, oder die zu abgelegen oder riskant sind. Außerdem können sie Suchgebiete mit Lichtern, Sensoren und Kameras überfliegen und mittels Infrarottechnologie Wärmesignaturen erkennen, die Lebewesen lokalisieren.

Außerdem können Such- und Rettungsdrohnen, wie im Bild angedeutet, Schwimmhilfen und lebensrettende Hilfsmittel wie Nahrung, Wasser, Seile, Schwimmwesten, Schlauchboote oder Rettungswesten liefern. Ein Unternehmen namens UrbanDrones entwickelt beispielsweise Drohnen, die Rettungswesten liefern, die sich automatisch aufblasen.

Die Technologie, die Drohnen für lebensrettende Einsätze ausstattet, ist schnell auf dem Vormarsch. Selbst private Drohnen haben einen enormen Einfluss auf die Suche und Rettung. Ein Artikel der Aerosociety berichtet von Umfrageergebnissen, die zeigen, dass zivile Drohnen mittlerweile im Durchschnitt ein Leben pro Woche retten.

Um zu überlegen, was in der Drohnentechnologie als Nächstes ansteht, sollten Sie die Möglichkeiten von KI und maschinellem Lernen in Betracht ziehen. Dieses YouTube-Video zeigt zum Beispiel, wie Drohnen mithilfe von maschinellem Lernen lernen können, Hindernisse zu erkennen und zu navigieren, um Kollisionen zu vermeiden. Wir können uns dann Rettungseinsätze in schwer zu navigierenden Räumen wie Höhlen, Minen und Tunneln vorstellen.

Erste-Hilfe-Drohnen

In einem kürzlich erschienenen Artikel im IEEE Spectrum wurde über ein Rennen zwischen einer mit Erste-Hilfe-Material ausgestatteten Drohne und einem Krankenwagen berichtet. Die Drohne hat gewonnen. Die Technologie ist darauf ausgelegt, lebensrettende medizinische Hilfsgüter so schnell wie möglich zu den Patienten zu bringen.

Ein Szenario, bei dem dies ins Spiel kommt, wäre z. B., wenn zwei Personen auf einer Straße gehen und eine von ihnen zusammenbricht. In solchen Fällen ist eine mögliche lebensbedrohliche Ursache der plötzliche Herzstillstand (SCA). Die Möglichkeit, das Leben des Opfers zu retten, hängt von der Verfügbarkeit eines AED oder eines automatisierten externen Defibrillators ab, der das Herz wieder in Gang setzen kann. Während diese Geräte oft in Erste-Hilfe-Schränken in Bürogebäuden vorrätig sind, sind sie nicht an jeder Straßenecke zu finden.

Der Artikel berichtet: "Wie in der Zeitschrift Sensor beschrieben , erreichte das Drohnensystem erfolgreich jeden falschen Testpatienten in einer belebten Stadt im Nordirak und kam 90 bis 120 Sekunden schneller an als ein Krankenwagen."

Natürlich werden der Krankenwagen und die Ersthelfer immer noch benötigt, aber das Eintreffen von lebensrettenden Materialien kann Passanten die Möglichkeit geben, schnell zu reagieren, während das Rettungsfahrzeug unterwegs ist.

Drohnen in landwirtschaftlichen Anwendungen

Stellen Sie sich vor, Sie könnten eine Drohne zur Erledigung einer Aufgabe über ein Feld schicken, anstatt einer riesigen, tonnenschweren, gasfressenden Maschine. Natürlich kann nicht jede landwirtschaftliche Anwendung durch eine Drohne ersetzt werden, aber die Zeit- und Kosteneinsparungen werden verständlicherweise in den Fällen beträchtlich sein, in denen eine IoT-Drohne die Aufgabe erledigen kann. Das Sprühen von Pflanzen zur Düngung und Schädlingsbekämpfung wäre eine offensichtliche IoT-Drohnenanwendung für die Landwirtschaft, aber es gibt noch mehr:

  • Saatgutsäen: Das Einpflanzen von Saatgut, zusammen mit Nährstoffen, um es zu erhalten, wird wahrscheinlich im Laufe der Zeit zu einer gängigen Mainstream-Praxis werden, da Drohnen diese Aufgabe schnell und mit hervorragender Präzision ausführen können und die Kosten für das Einpflanzen um 85 Prozent senken können.
  • Bodenanalyse: Laut einem Artikel in Technology Review können Drohnen schon früh im Erntezyklus Erkenntnisse liefern, indem sie präzise 3-D-Karten erstellen, mit denen Landwirte ihre Aussaatmuster sowie die Düngung und Bewässerung planen können.

Auf der Wikipedia-Seite zu landwirtschaftlichen Drohnen finden Sie weitere Informationen zur Ernteüberwachung und zu den FAA-Vorschriften.

Drohnen für die Auslieferung von Paketen, Lieferungen oder Fracht

Wie wir wissen, wird Amazon sehr bald Drohnen für die Paketzustellung einsetzen. Und ein kürzlich erschienener Artikel in Emerging Tech berichtete über eine Allianz zwischen CVS und UPS, die es Drohnen ermöglichen würde, Arzneimittel auszuliefern. Eine breite Palette von Anwendungsfällen für die Zustellung wird derzeit erforscht und unterliegt den behördlichen Genehmigungen, sobald diese Anwendungen auf den Markt kommen. Sobald die Zustellung von Paketen per Drohne allgegenwärtig ist, wird die Zustellung von Pizzen und anderen Fast-Food-Produkten vermutlich nicht mehr weit entfernt sein.

Was ist das maximale Gewicht, das eine Drohne tragen kann? Offensichtlich variieren Drohnen erheblich je nach Zweck und der Art der Nutzlast, die sie liefern sollen. Aber laut einem Artikel in Drone Tech Planet liegt die "durchschnittliche Tragfähigkeit für professionelle Drohnen bei 20 bis 220 kg", also etwa 44 bis 485 Pfund.

Drohnen im Militäreinsatz

Drohnen sind bei militärischen Einsätzen weit verbreitet, und dies ist möglicherweise der bekannteste Anwendungsfall für unbemannte Luftfahrzeuge. Eine Wikipedia-Seite über Drohnen im US-Militär liefert eine Reihe von Datenpunkten. Zum Beispiel heißt es in dem Artikel:

  • Im Jahr 2005 haben allein die unbemannten Flugzeuge auf taktischer- und Theater-Ebene über 100.000 Flugstunden zur Unterstützung der Operation Enduring Freedom und der Operation Iraqi Freedom geflogen.
  • Die Kosten für diese UAS reichen von ein paar tausend Dollar bis zu mehreren zehn Millionen Dollar, wobei die Flugzeuge von weniger als einem Pfund bis zu über 40.000 Pfund schwer sind.

Die Überwachung ist offensichtlich ein wichtiger Anwendungsfall für militärische Operationen. Ein Artikel in ZDNet beschrieb winzige Drohnen, die andere Streitkräfte vom Himmel aus ausspähen können.

Drohnen für Sport und Unterhaltung

Sportveranstaltungen und Unterhaltung sind heute auch einer der häufigsten Anwendungsfälle für kommerzielle Drohnen, da sie hervorragende Luftbild- und Videofunktionen bieten. Beachten Sie, dass die FAA aus Gründen der Gesundheit und Sicherheit strenge Vorschriften für den Einsatz privater Drohnen in der Nähe von Sportveranstaltungen hat.

Aber unsere Geschichte hier wäre nicht vollständig ohne die Erwähnung des berühmten Einsatzes von Drohnen in Lady Gagas Halbzeitshow im Jahr 2017. Ein Artikel von Tech Crunch liefert eine hervorragende Beschreibung des Ereignisses, bei dem 300 Drohnen miteinander vernetzt wurden, um die amerikanische Flagge zu erzeugen, die alle von einer Person bedient wurden.

Drohnenrennen

Drohnenrennen sind zu einem beliebten Sport geworden, und heute gibt es Ligen von Hobby- und Semi-Profi-Drohnenbetreibern. Die Wikepedia-Seite zu Drohnenrennen bietet eine hervorragende einführende Beschreibung des Sports:

"FPV-Drohnenrennen (wobei FPV für First-Person-View oder First-Person-Video steht) ist eine Sportart, bei der die Teilnehmer "Drohnen" (typischerweise kleine funkgesteuerte Flugzeuge oder Quadcopter) steuern, die mit Kameras ausgestattet sind, während sie kopfgetragene Displays tragen, die den Live-Stream-Kamera-Feed der Drohnen anzeigen."

FPV ist wirklich interessant, da es den Fokus des Bedieners auf das Flugbild lenkt, als ob der Bediener ein Luftfahrzeug steuern würde. Die Wikipedia-Seite erklärt: "FPV (First Person View) Fliegen bedeutet, dass der Pilot nur sieht, was die Drohne sieht. Dies wird durch Live-Streaming von einer Kamera erreicht, die an der Nase der Drohne angebracht ist."

Drohnen-Fallstudien und IoT-Projekte

Digi International hat eine Reihe von Kunden, die IoT-Drohnen für unterschiedliche Anwendungsfälle bauen. Hier sind zwei Digi-Kundenberichte über Unternehmen, die Digi-Lösungen in ihre Produkte integrieren, die den professionellen, kommerziellen und staatlichen Drohnenmarkt bedienen. Beachten Sie, dass Sie weitere Digi-Fallstudien auf der Registerkarte " Customer Stories" auf Digi.com finden können.

Draganfly Innovations Inc.

 

 

Als weltweit ältester Hersteller von unbemannten Multirotor-Hubschraubern hat Draganfly Innovations einen großen Einfluss auf die innovative Drohnentechnologie genommen. Als sie ihre UAVs mit fortschrittlicher Punkt-zu-Punkt-Kommunikation für die drahtlose Fernsteuerung ausstatten wollten, wandten sie sich an Digi International. Die Wahl fiel auf den Digi XBee-PRO 900HP, der über das unlizenzierte 900-MHz-Band kommuniziert und sich hervorragend für Anwendungen eignet, die eine Kommunikation über große Entfernungen erfordern. Die Sub-2-GHz-Funkgeräte werden durch Hindernisse wie Gebäude und Bäume weniger beeinträchtigt.

Draganfly-Drohnen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von militärischen Operationen bis hin zu Such- und Rettungseinsätzen, geografischen Vermessungen und Tatortuntersuchungen. Lesen Sie mehr in der Draganfly-Kundenstory auf Digi.com.

Fliegendes Auge

 

 

Flying Eye ist ein in Frankreich ansässiger Hersteller von professionellen Drohnen für eine breite Palette von kommerziellen und industriellen Anwendungsfällen sowie für Regierungs- und Militäranwendungen. Das Unternehmen wandte sich an Digi, um seine Technologie mit zusätzlichen Funktionen zu erweitern. Sie verwenden das Digi XBee 802.15.4 Modul für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit einer Reichweite von bis zu zwei Meilen. Drohnen, die mit zwei Funkverbindungen ausgestattet sind, widmen ein Funkgerät einem Backup-Fallschirm. Der Fallschirm wird im Notfall ausgelöst, um die Drohne zu retten und zu verhindern, dass Personen unter ihr zu Schaden kommen, wenn das Fluggerät seine Flugfähigkeit verliert.

Die Anwendungsfälle für Flying Eye-Drohnen reichen von der Brandbekämpfung über landwirtschaftliche und bauliche Anwendungen bis hin zur Unterhaltung. Im Bereich der Strafverfolgung sind die Drohnen zum Beispiel damit ausgestattet, Personen zu lokalisieren und zu identifizieren, sich entwickelnde Situationen zu überwachen, um festzustellen, ob ein Eingreifen erforderlich ist, und die städtische Infrastruktur und Straßen zu überwachen, um Zugangspunkte für Einsatzfahrzeuge zu identifizieren. Sie sind mit Wärmesensoren und Beleuchtungskameras ausgestattet, um Nachteinsätze durchführen zu können. Lesen Sie mehr im Flying Eye Kundenbericht auf Digi.com.

Mehr IoT-Drohnen-Projekte

Zusätzlich zu diesen kommerziellen Drohnen-Fallstudien können Sie einige private IoT-Drohnenprojekte in unserer Projektgalerie sehen.

Und über ein Digi XBee® IoT-Drohnenprojekt wurde kürzlich in einem Artikel von Techapeek berichtet, in dem ein Entwickler einen Handheld-Mechanismus namens SwarmTouch geschaffen hat, um mehrere Drohnen gleichzeitig zu manipulieren.
 

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