کاربرد پهپاد در معدن

وقتی می‌خواهیم در مورد کاربرد پهپاد در معدن حرف بزنیم؛ دانستن چند اصل کلیدی، همه چیز را راحت‌تر می‌کند. یکی از مهم ترین اصطلاحاتی که دانستن آن مهم است؛ مفهومی است به نام استخراج هوشمند. این مفهوم در بازدهی معدن تاثیر زیاد، مستقیم، قابل لمس و غیر قابل انکار دارد. البته توضیح کامل این مفهوم از حوصله ی خواننده و گنجایش این متن خارج است. لذا در ادامه متن به طور خلاصه و مختصر به بیان کلیت آن می‌پردازیم.

استخراج هوشمند

این مفهوم را میتوان در یک جمله این طور بیان کرد. استخراج هوشمند، فرآیندی است که از اطلاعات، خودمختاری و فناوری، برای دستیابی به ایمنی بیشتر، کاهش هزینه‌های عملیاتی و بهره‌ وری بهتر برای سایت معدن استفاده می‌کند.

از آنجایی که شرکت‌های معدنی همواره بر افزایش بهره وری تأکید دارند؛ آن‌ها دائما با ارائه نرم افزارها و راه حل‌‌های پیشرفته سعی در گسترش مفهوم استخراج هوشمند دارند. این امر نیز به خودی خود باعث گسترش کاربرد پهپاد در معدن می‌شود.

کاربرد پهپاد در معدن و استخراج هوشمند

به بیانی میتوان گفت که پهپادها به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، عضوی جدا نشدنی از استخراج هوشمند می‌باشند. در ادامه به یکی از این مزایا می‌پردازیم. آن‌ها می‌توانند با کمک سنسورهایی مانند لیدار بسیار مفید واقع شوند. ( شما میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تفاوت‌های بین لیدار و فتوگرامتری اینجا کلیک کنید.)

مزیت ایجاد یک منطقه انفجار امن‌تر برای انفجارهای آتشکاری کنترل شده برای استخراج معدن با پهپاد

آخرین و مهم‌ترین چالش برای هرگونه انفجار کنترل شده در هر گونه معدن، ایمنی می‌باشد. این موضوع هم برای آتشکاری کنترل شده ی پیش شکافی صادق است و هم برای آتشکاری کنترل شده ی آرام. منظور کلمه ایمنی نیز امنیت تجهیزات و سازه‌ها و به ویژه افراد است. مهم نیست که چقدر زمان و نظارت برای آماده سازی گذاشته شده است؛ هنوز هم امکان ناخوشایند وجود خطاهای انسانی باقی مانده است. این امکان می‌تواند موجب حوادث ناگوار و خسارت‌های جبران ناپذیر شود. وقتی تیم‌ها مشغول بررسی‌های محیطی هستند؛ همیشه احتمال جا افتادن “نقاط کور” وجود دارد. علاوه بر این، چالش اساسی نظارت بر پرسنل نظارتی و صدمه ندیدن آن‌ها نیز باید در نظر گرفته شود.

به همین دلیل است که هنگام ایجاد انواع مختلف مناطق خطر برای انفجار، نکات زیر بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد:

• حتما باید یک منطقه خطر برای افراد تعبیه شود.
• یک منطقه دیگر نیز برای تجهیزات نیاز است.
• و منطقه خطر سوم و آخر نیز برای سازه‌ها ایجاد می‌شود.

از آنجایی که تخطی از این محدوده‌ها و مناطق می‌تواند عواقب شدید جسمی، و همچنین عواقب مالی یا اداری داشته باشد؛ شرکت‌ها مقررات خاصی را برای ایجاد این منطقه و روش‌های ایمنی وضع می‌کنند. با این حال، حتی با دقت و نظارت ویژه نیز در هر انفجار امکان وجود متغیرهای غیرقابل پیش بینی وجود دارد. اینجا دقیقا جایی است که به کاربرد پهپاد در معدن می‌رسیم. یعنی در می‌یابیم که این تکنولوژی چقدر می‌تواند کمک‌رسان و حیاتی باشد.

کاربرد پهپاد در معدن‌های پیشرو و موفق در سطح جهانی

بسیاری، استفاده از پهپاد برای استخراج هوشمند معادن را راهی برای رقابت در آینده می‌دانند. Ferrexpo AG، تولید کننده برجسته سنگ آهن است. این شرکت در منطقه Poltava در اوکراین فعالیت می‌کند. این تولید کننده خود را به استفاده از پهپاد در معدن متعهد کرده است. Ferrexpo برای از بین بردن خطرات ایمنی ضمن کاهش هزینه‌ها روی پهپاد‌ها سرمایه گذاری کرده. این شرکت معدن مستقر در سوئیس در این زمینه یک نمونه عالی است؛ یک نمونه عالی از چگونگی چالش‌های اولیه تجهیز معدن با تجهیزات جدید. الکساندر توبالتسف، معدنچی ارشد معدن Ferrexpo در یریستوو در اوکراین است. او در مورد حرکت به سمت انفجارهای دقیق تر توضیح داد: “ایمنی پرسنل ما و همچنین ناظران ناخواسته در منطقه خطر، نگرانی اصلی ما است. از لحاظ تئوری، با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین به عنوان بخشی از عملیاتمان، تعداد تصادفات ممکن است به صفر برسد. “

راه حل مناسب برای کاربرد پهپاد در معدن

به دلایل بالا، DroneUA، یکی از بزرگترین مجتمع‌های بین المللی سیستم بین المللی راه حل‌های بدون سرنشین، پیشرفته ترین هواپیمای بدون سرنشین از راه دور DJI Enterprise را در اختیار Ferxxpo قرار داد. DJI’s Matrice 300 RTK (M300 RTK) برای استفاده در آزمایش معدن Ferrexpo Yeristovo تهیه شده است. این مأموریت آزمایشی برای این موضوع بود که چگونه استفاده از پهپاد در معدن مفید است. همچنین چگونه پهپاد می‌تواند ایمن‌ترین و مقرون به صرفه ترین عملیات انفجار را در یک معدن انجام دهد. توبالتسف، که مسئول انفجارهای کنترل شده نیز بود؛ افزود: “با اینکه پهپادها در هنگام تنظیمات قبل از انفجار، جایگزین پرسنل روی زمین نمبشوند؛ ولی پتانسیل نظارت بر کارکنان مسئول محیط فعال را دارند. هشدارها در مورد افراد ناخواسته در معرض آسیب نیز به مدیریت عملیات انفجار اطمینان بیشتری می‌دهد. “

استفاده از یک پهپاد صنعتی برای معدن

DJI’s Matrice 300 RTK (M300 RTK)

در این عملیات آزمایشی از دو M300 RTKبرای مشاهده محیط معدن در حین انفجار جمعی استفاده شد. این عمل چهار هدف اصلی داشت:

1. برای اطمینان از ایمنی در هنگام آماده سازی قبل از انفجار
2. از بین بردن تمام “نقاط کور” محیط امنیتی
3. نظارت بر استقرار و استخدام پرسنل در پست‌های آنها
4. برای انجام بازرسی تجهیزات پس از انفجار

چالش‌ها و پاسخ‌ها ی کاربرد پهپاد در معدن

چالش‌های استفاده از پهپاد در معدن قابل دستیابی است. اما تنها با سیستم‌عامل‌های صنعتی مناسب برای کار در محیط‌های تحت ناهنجاری مغناطیسی و شرایط سخت آب و هوایی. با توجه به این موضوع، Matrice 300 RTK به عنوان یک راه حل قابل بررسی در نظر گرفته شد.

الکساندر توبالتسف ، معدنچی ارشد معدن Ferrexpo Yeristovo افزود: “برخی از مهمترین پارامترهایی که ما به دنبال آن هستیم تا از نیروهای خود در این انفجارها پشتیبانی کنیم عبارت بود از: زمان پروازی هواپیماهای بدون سرنشین، قابلیت تعلیق، روش انتقال سیگنال و همچنین کیفیت کلی سیگنال است.”

شمارش معکوس

ناوگان پهپادها یک ساعت قبل از انفجار، شمارش معکوس را شروع می‌کنند. هنگامی که مراقبینی که محیط را کنترل می‌کنند به سمت پست‌های از پیش تعیین شده خود می‌روند؛ برای همراهی با حضور فیزیکی آن‌ها، دو RTK M300 پرواز می‌کنند. کاربرد پهپاد در معدن در این پروژه، نظارت بر محیط از هوا به مدت ۱-۲ ساعت است. این کار برای ایجاد همپوشانی در چشم اندازهای نظارتی متعدد اجرا می‌شود.

در مورد نحوه مدیریت و پشتیبانی کاربرد پهپاد در معدن دو گزینه وجود داشت.

گزینه ۱: استفاده از توان باتری‌ها

متوسط ​​مداومت پروازی پهپاد M300RTK در هوا ۳۰-۴۰ دقیقه است. زمان پرواز البته تحت تأثیر شرایط آب و هوایی محل، شدت پرواز ، مقدار و نوع پیوست (محموله) استفاده شده متغیر است.

برآوردهای اولیه با در نظر گرفتن محدودیت‌ها برای دو ساعت نظارت بر محیط انجام شد. نتیجه این بود که حداقل به دو مجموعه باتری نیاز است. البته اگر از پهپاد برای ارزیابی وضعیت تجهیزات معدن و شرایط محیطی پس از انفجار نیزاستفاده شود؛ باتری اضافی مورد نیاز است.

بررسی روش توان باتری

مزایا: بدون محدودیت در ارتفاع ، مانور و حرکت

معایب: ۳-۵ دقیقه وقفه برای بازگشت و تعویض باتری لازم است (زمان ثبت شده در حین آزمایش)

گزینه ۲: نصب منبع تغذیه بدون وقفه

این روش اجازه می‌دهد تا پهپاد به منبع زمینی متصل شود. این امر باعث می‌شود هواپیمای بدون سرنشین ساعت‌ها در هوا معلق باشد. با این حال ، اتصال کابل به معنی تحرک محدود است. خوشبختانه، قابلیت‌های دوربین‌های مدرن به راحتی می‌توانند این کسری را جبران کنند.

بررسی روش منبع تغذیه زمینی

مزایا: امکان ۴-۶ ساعت نگه داشتن هوا بدون نیاز به نشستن برای تعویض باتری

معایب: شعاع و دامنه بسیار کاهش می‌یابد. اما با این حال هنوز هم در مواردی مناسب است. این حالت یک گزینه ارزشمند برای پروژه‌های طولانی در یک منطقه با وسعت کمتر است.

رصد کردن کاربرد پهپاد در معدن از مرکز فرماندهی معدن

در طول آزمایش، پهپادها از دفتر معدن کنترل می‌شدند. این مکان مناسب و قبلاً تأیید شده برای انفجار Yeristovo بود؛ با این حال ، کار در یک فضای باز مانند پشت بام یک ساختمان، امکان دید مستقیم را به ما می‌دهد. دید مستقیم نسبت به پهپاد می‌تواند محدودیت‌ها را هنگام خلبانی کاهش دهد.

برای مطالعه یریستووو، فضای معدن آزاد و وسعت محیط نیز کم بود. این شرایط به معنای مناسب بودن دفتر به عنوان مرکز فرماندهی بود. همچنین بدان معنی بود که در این آزمایش تمام توان دامنه انتقال تصویر مورد بهره‌برداری قرار نگرفت. با وجود این که M300 RTK دارای برد ۸ کیلومتری انتقال تصویر بود؛ در انجام این آزمایش بیش از برد ۲ کیلومتر ضروری نبود. در این حالت ، توانایی دوربین‌های پهپاد در گرفتن شاخص‌های لازم در منطقه ۲ کیلومتری بیشتر از حد مورد نیاز بود. این دوربین توانست به خوبی همه ی خواسته ها را جواب دهد و فراتر نیز ظاهر شود.

قابلیت‌های ارتباطی و انتقال تصویر و دوربین خارجی پهپاد در معدن

آنچه برای این سناریوی خاص کاربرد پهپاد در معدن خیلی مهم بود، انتقال سیگنال بود. تقاضای زیادی از مناطق صنعتی برای تضمین سیگنال ثابت در حساس ترین لحظات هنگام کارکرد پهپاد در معدن وجود دارد. حتی اگر منطقه معدن ، در واقع منطقه ای از ناهنجاری‌های مغناطیسی افزایش یافته باشد. با اینکه عوامل ذکر شده بر قطب نما ، GPS و انتقال سیگنال از راه دور تاثیر می‌گذارد؛ هواپیماهای بدون سرنشین DJI تحت این شرایط آزمایش، نتایج بسیار خوبی داشتند.

در مورد پهپاد M300 RTK در صورت مجهز بودن به دوربین H20T می‌توان گفت؛ کیفیت تصویر ارسالی چالش‌های زیادی دارد. از جمله آن‌ها می‌توان به سرعت انتقال و افت فریم یا یخ زدن بر روی مانیتوراشاره کرد؛ اما تصویر ارائه شده باز هم از استاندارد بسیار بالایی برخوردار است. این پهپاد به خوبی از پس مسئولیت مورد نیاز برای یک پهپاد در معدن بر‌می‌آید . همچنین در هنگام آتشکاری  کاملا با محیط و شرایط مطابقت داشت.

انتقال سیگنال ویدیویی به نقطه پاسخ (نمایشگر ، مانیتور یا تلویزیون) به روش‌های زیر امکان پذیر است:

• راه اول استفاده از کابل HDMI است. این روش در شرایطی که خلبان در نزدیکی ساختمان قرار دارد، قابل استفاده است. در ضمن این راهی بود که برای این آزمون استفاده شد.
• راه دوم  هم از طریق سیستم Flight Hub با استفاده از اتصال به اینترنت است.

از آنجایی که این پهپاد اساساً بستری برای نصب تجهیزات مختلف سازگار (تا ۲٫۷ کیلوگرم) با قابلیت‌های متفاوت است؛ از همه گزینه‌های قابل نصب برای آزمایش یریستوو استفاده نشده است. در این پروژه، دوربین‌هایی با قابلیت بزرگنمایی نوری بالا و همچنین تصویربرداری حرارتی بیشترین ارتباط را با پروژه داشتند. پیش از این ارزیابی شده بود که بهترین دوربین برای این کار Zenmuse H20T است.

با وجود حالت‌های هوشمند موجود در Zenmuse H20T ، رابط دوربین بزرگنمایی نوری برای تشخیص خودکار افراد و وسایل نقلیه ارزشمند است.

نظارت بر کاربرد پهپاد در معدن

این پهپاد در این آزمایش از فاصله ۱٫۵ کیلومتری کارکرد خوبی داشت. با استفاده از چندین سطح قابلیت بزرگنمایی ، Zenmuse H20T همه چیز قابل دسترسی بود. اپراتورها می‌توانستند به راحتی اشیا و افراد را در مناطق مختلف مشاهده و ردیابی می‌کند.

ردیابی

این دوربین همچنینیک ویژگی کاربردی دیگر نیز دارد.یعنی امکان هماهنگی کامل یک فاصله سنج لیزری با سنسورهای تعبیه شده در سیستم تعلیق. این قابلیت اجازه می‌دهد تا مختصات اشیا به طور مستقیم بر روی صفحه نمایش داده شوند.

برچسب زدن

این دوربین می‌تواند مختصات افراد و اشیا را شناسایی و ردیابی کند؛ همچنین توانایی افزودن برچسب برای مستندات نیز وجود دارد. هنگام دریافت مواد عکس / فیلم ، مدل هواپیمای بدون سرنشین ، شماره سریال ، تاریخ / زمان ، مختصات ، ارتفاع و سایر یادداشت‌ها و همه به تصویر اضافه می‌شوند. این برای کارهای آینده در یک منطقه تکراری و برای اسناد و مدارک کلی فوق العاده ارزشمند است. هم برای مرجع و هم برای اطمینان قانونی.

تصویربرداری حرارتی

استفاده از دوربین تصویربرداری حرارتی نیز می‌تواند برای یک سناریو انفجار حیاتی باشد. حتی اگر به نظر  برسد که دوربین حرارتی در مسافت‌های زیاد خوب نیستند. دلیل این حرف در ذهن افراد می‌تواند کم بودن فاصله کانونی پارامترهای دوربین باشد. این موضوع باعث کوچک به نظر رسیدن اجسام می‌شود. اما از ویژگی‌های این دوربین می‌توان برای انفجار جمعی استفاده کرد. آزمون سایت Yeristovo این حقیقت را ثابت کرد که:

برای به حداکثر رساندن استفاده از تصویربرداری حرارتی نیز راه‌ حل ساده بود. کافی است فاصله را با جسم کاهش داده و به منطقه گشت نزدیک شوید. به یاد داشته باشید: نزدیک شدن با این پهپاد به منطقه خطر نسبت به کارگران منطقی‌تر است.

استفاده از دوربین با فاصله کانونی طولانی (برای نصب جداگانه) نیز وجود دارد. این قابلیت، امکان بازرسی دقیق زیرساخت‌ها را فراهم می‌کند.

نتایج کلی کاربرد پهپاد در معدن

به طور کلی ، هر دو پهپاد از نوع ماتریس ۳۰۰ RTK بودند. دوربین‌های نصب شده روی آن‌ها به عنوان محموله نیز Zenmuse H20T بودند. هر دو عملکرد کاملا خوبی را در طول تجزیه و تحلیل نشان دادند؛ به ویژه از نظر قابلیت کنترل و فرصت‌های تصمیم گیری عملیاتی.

M300 RTK به ویژه در کارهای زیر عملکرد خوبی داشته است:

بررسی انطباق با حداقل فواصل برداشت

تصحیح مکان‌های دیده بان، کنترل زمان تنظیم آن‌ها و نظارت بر اقدامات آن‌ها هنگام حضور در پست

جایگزینی بای پس خودرو بازرسی

مشاهده نقاط کور

بررسی کلی و ثبت انفجار جمعی

با استفاده از راهکارهای استخراج هوشمند ، خطرات موجود در زمینه کاهش می‌یابد

در نهایت وظیفه هر پهپاد در سایت انفجار معدن جایگزینی متخصصان در زمین نیست، بلکه افزودن یک هوش دیجیتال به مجموعه می‌باشد. به دست آوردن اطلاعاتی که می‌تواند پادمان‌های اضافی برای نجات زندگی باشند. همچنین سودهای طولانی مدت را نیز از طریق کاهش خطا فراهم کنند. الکساندر این حرف را در مورد استفاده از پهپادها در این عملیات گفت: “کاربرد پهپاد در معدن برای افزایش امنیت محیط است.در حقیقت راهی برای کمک به مسئولین پروژه است. آن‌ها میتوانند با استفاده از این کمک مردم را از منطقه انفجار خارج کنند. اما این بار نه تنها از طریق رادیو و تلفن. بلکه با کمک پهپادها و از طریق فیلم هوایی نیز برای نظارت بهتر تلاش می‌کنند. این یک ارزش افزوده برای فرآیند به ارمغان می‌آورد که کنترل بهتر را تضمین می‌کند. “