OPTOkopter - präzise Messung von Luftströmungen

Einsatz des OPTOkopters
Flugpfad des OPTOkopters im Messvolumen
Windgeschwindigkeiten im Messvolumen
Stromlinien und Windgeschwindigkeit
Zur Validierung der Strömungsmessungen wurden in 20 bis 100 Meter Flughöhe die Messungen des OPTOkopters mit dem Wind-Lidar der PTB Braunschweig verglichen. Das PTB System befindet sich in der Erprobung als zukünftiges Normal für die Rückführung von Wind-Sensoriken.
Windgeschwindigkeit (Zeitreihe) in 20 Meter Flughöhe im Vergleich zur PTB Wind-Lidar Referenz. Aufgrund von Gebäuden und Bäumen in unmittelbarer Nähe zum Messvolumen, ist die Strömung stark instationär. Dennoch ist die Abweichung von der Referenz sehr gering.
Vertikale Windrichtung (Zeitreihe) in 60 Meter Flughöhe im Vergleich zur PTB Wind-Lidar Referenz. Die Abweichungen der vertikalen Komponente sind kleiner als ein Grad.
OPTOkopter Drohne zur Messung von Windgeschwindigkeiten
OPTOkopter Drohne zur Messung von Windgeschwindigkeiten
Referenzstation zur Aufnahme der Grundströmung
Referenzstation zur Aufnahme der Grundströmung
Dreidimensionale Verteilung von Feinstaub
Messgitter hinter einem Windrad

Der OPTOkopter

Der OPTOkopter wurde zur fliegenden Vermessung von dreidimensionalen Windgeschwindigkeiten und der Luftqualität entwickelt. Das System besteht aus einer eigens für diesen Zweck konstruierten Drohne mit sehr langer Flugzeit und besonders stabilen Flugeigenschaften. Die Drohne trägt ein hochpräzises 3D-Ultraschall Anemometer und diverse Luftqualitätssensoren. Die Windmessungen wurden mit einem neuartigen Wind-Lidar der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) validiert, und die mittlere Abweichung liegt deutlich unter einem Prozent. Mit dem RTK-GPS ist eine automatische und zentimetergenaue, automatische Flugführung möglich. Während der Messung in der Luft findet gleichzeitig eine Vermessung der Umgebung statt, diese erlaubt eine dreidimensionale Rekonstruktion der Landschaft (Simultaneous Anemometry and Mapping - SAM).

 

Eine präzise Messung von Luftströmungen ist unabdingbar um Strömungsprozesse zu verstehen, zu prognostizieren und zu simulieren. Luftströmungen spielen eine wichtige Rolle

  • bei der Analyse und Optimierung des Stadtklimas und der Umströmung von Gebäuden
  • für die Windpotentialanalyse und die Optimierung von Windfarmen
  • für Untersuchungen zur Baustatik und der Berücksichtigung von Windlasten
  • im Bereich der Mikrometeorologie sowie
  • der Analyse der Ausbreitung von Gasen und Feststoffen.

Unser Messsystem wurde von unseren Experten von Grund auf für diesen Einsatzzweck konzipiert und entwickelt.

  • Kalibrierte, hochpräzise Ultraschall-Sensorik

    • Echte dreidimensionale Windgeschwindigkeitsmessung
    • Unsicherheiten: Windgeschwindigkeit ± 1 % ,
    • Windrichtung ± 0,5 ° und
    • Messrate: 16 Hz.

  • Optimierte Flugplattform

    • Unübertroffene Flugzeit von ca. 45 min inklusive Sensorik. Nahezu pausenloser Einsatz möglich
    • Gesamtgewicht: 4,9 kg, Größe: 0,96 m ∙ 0,96 m ∙ 1,46 m
    • Windgeschwindigkeiten bis 12 m/s (ca. 5 Bft)
    • Keine Beeinflussung der Windmessung durch den Multikopter: Genaue Echtzeitkompensation aller Bewegungen des Multikopters auf einem onboard Computer für Geschwindigkeit, Verkippung und induzierte Luftströmungen
    • Zentimetergenaue 3D-Positionierung mit Real Time Kinematic (RTK) GPS
    • Möglichkeit für vollautomatische Messflüge mit vordefinierten 3D-Messgittern und
    • Optionale Sensorik für Luftqualitätsmessungen.

  • Expertise

    • Erlaubnis und Befähigung für kommerziellen Einsatz
    • Sicherheit durch redundante Elektronik und 11 Jahre Flugpraxis mit Multikoptern
    • Datenauswertung und Aufbereitung durch erfahrenes Expertenteam der Messtechnik.

Ihr persönlicher Kontakt

Dr. William Thielicke

Die Broschüre zum OPTOkopter finden Sie hier.