傳統(tǒng)的采礦方式存在效率低下,成本昂貴,危險系數高等難題,稍加不注意很容易造成難以挽回的損失。但在科技信息發(fā)達的今天,利用無人機輔助采礦在提高效率、降低傷亡的同時,不失為一種高經濟效益、便捷創(chuàng)意兼大數據智能化的采礦新手段。
采礦過程中,爆破、規(guī)劃、照明、探路、檢測、喊話、物資投放以及礦井生態(tài)重建等過程中很受益于無人機這一全新技術。目前無人機在許多礦業(yè)都得以應用,望眼將來無人機或許將是采礦業(yè)不可或缺的一項標配。
1 爆破
一般礦區(qū)位于郊區(qū)或者偏遠地區(qū),因為信息不流通的原因,造就現有的地圖地理信息數據存在缺失,這對于礦井爆破前期布署是極為不利的。當然,也有些害怕風險的采礦公司會請專業(yè)的航拍公司或密集車隊來對周圍環(huán)境進行測繪,從而獲取詳細真實的周邊地理信息。因其飛行高度一般得保持在2000-2500英尺,必須配備8000萬像素以上的攝像頭,所以相應的成本也十分昂貴,導致了在實際操作過程中只有到后期爆破階段才會采用航拍手段來獲取地圖。
相對價格高昂的專業(yè)航拍公司和危險區(qū)域密集的勘查車輛布署,無人機的遙感測繪系統(tǒng)通過低空遙感方式,用無人機自動化技術減少延遲和人工操作干預從而進一步提高地面與礦井的連通性,讓采礦公司在廣泛的空域以較低的成本進行測繪活動,以更快,更強大的安全系數快速地得到礦區(qū)周邊地理地物的數據結果,實現無縫對接的日常實時識別,以更低的成本快速完成爆破前期的勘測工作。
它用時短,無人機可以在一天之內制作出一個地區(qū)的高清地圖,有時快的話只需幾個小時;成本低,無人機最低可以飛行在250英尺的高度,只需配備一個1600萬像素的攝像頭就能夠繪制出更好效果的地圖,是一雙飛翔在天空上的“眼睛”。
2 測量
隨著現代礦山建設需求,如今的礦山測量和傳統(tǒng)的測量工作有了質的變化, 現代礦山測量不僅包括各種圖件的測繪, 同時也包括目標區(qū)的各種信息的采集,如目標區(qū)的各種影像數據的采集與處理、目標區(qū)的現狀信息、環(huán)境等監(jiān)測工作。因此,無論從測量手段、方法和技術上都有了長足的發(fā)展。無人機技術應運而生, 一開始就充滿了美好的應用前景。
無人機技術與衛(wèi)星和其他航空遙感數據獲取手段相比,它具有數據獲取周期短、數據分辨率高、經濟效益好的特點。由于操作簡單、運營成本低,與其他技術手段相比是高性價比的獲取方法,所以這種技術尤其顯得經濟效益高 , 推廣價值很大 。
3 探路照明
礦井爆破后,需要人工手持礦井照明燈進入探路,因礦井初爆的原因,很容易造就礦井有諸多的不穩(wěn)定性,所以人工手持礦井照明燈探路這種方式存在一定風險。此時通過無人機飛行平臺搭載礦井照明燈進入礦井,代替人工照明探路,不僅能保障作業(yè)員的安全,還能高效便捷完成探路過程。
4 氣體檢測
有些礦井爆破后,可能含有硫化氫、二氧化硫、二氧化氮、甲烷、氨氣等有毒氣體,需要通過氣體檢測儀檢測礦井內氣體的含量會不會危及采礦員的生命安全。同樣,人工手持氣體檢測儀進入礦井檢測,如果沒做好嚴謹防范措施的話,稍加不注意就會造成人員毒氣傷亡,但借助無人機的飛行平臺搭載氣體檢測儀進入礦井檢測,在有效規(guī)避人員傷亡的同時,能高效完成采礦前期監(jiān)測。
5 礦山地質災害監(jiān)測
采礦等地下活動可能會直接誘發(fā)地質災害和次生地質災害,如滑坡、泥石流、塌陷等,造成極大危害。無人機航空遙感系統(tǒng)具有時效性強、機動快速、影像分辨率高、經濟快捷的特點,能夠在高危地區(qū)作業(yè),可幫助預判泥石流、沉陷等現象,也可以在礦區(qū)災害應急救援指揮中發(fā)揮重要作用。
5月25日至26日,在成都舉行的第二屆三維激光掃描技術國際論壇上,展示了一臺“巨無霸”無人機。它便是屢次在礦山隱患排查中立功,避免了重特大安全事故發(fā)生的三維激光掃描無人機。
它不僅能夠掃描出完整的彩色空間數字圖,還能準確的分辯出礦山上哪些是樹木,從數字處理上像“剃頭”一樣去除樹木所占空間,得出礦山本來的面目。這臺“巨無霸”信息采集能力很強,1秒鐘可以采集100萬個點的數據。電腦自動比對篩查異常,工作人員經過數據處理,就能在電腦屏幕上看到礦山細微的變化,這種變化達到毫米級,可幫助預判泥石流、沉陷等現象進行預判。
該無人機接下來將應用于礦山巡查、工程建設和文物保護等領域。尤其是人不能進去的危險地帶,比如震后的山坡、泥石流的現場,它飛過去采集數據就能為應急救援提供依據。
6 生態(tài)重建
地下開采活動也會對地表建筑物、地形與地貌、耕地與植被、景觀等生態(tài)環(huán)境產生巨大影響。隨美國西弗吉尼亞州于1939年頒布了第一部《復墾法案》后, 我國國務院1988年頒布,于1989年1月1日實施了《土地復墾規(guī)定》,該規(guī)定將土地復墾定義為:對在生產建設過程中,因挖損、塌陷、壓占等造成破壞的土地,采取整治措施,使其恢復到可供利用狀態(tài)的活動。
在礦井的生態(tài)重建階段,了解到礦井在開采前后的模樣十分重要。通過無人機獲取數據生成準確的三維圖像可以幫助礦區(qū)盡可能地恢復到開采之前的模樣;利用無人機定期調查還能幫助人們了解到生態(tài)恢復的進程如何。這對礦山的生態(tài)重建起到了巨大的促進作用。
7 礦山監(jiān)管
由于礦山資源的稀缺性與不可再生的特點,出現了多起亂采亂挖礦山的現象。而傳統(tǒng)的人力監(jiān)察有著四大難題:1.違法開采地區(qū)十分隱蔽、不易察覺; 2.盜采人員設置崗哨、阻斷道路逃避擊打;3.違法開采地區(qū)覆蓋面積廣、范圍大;4.大部分違法開采行為基本在夜間實施以避監(jiān)察。換句話說就是“發(fā)現難、制止難、取證難、查處難”。
而無人機在礦山治理過程中的應用,將會有效解決以上問題。首先,無人機輕便易攜,操作簡單、智能化程度高,受環(huán)境因素影響小。 其次,無人機可迅速到達需要監(jiān)察的區(qū)域,獲得準確的視頻和高精度的圖像,為快速發(fā)現違法行為人越界開采、無證開采、非法盜采國土資源行為提供視頻影像證據; 第三,無人機克服了動態(tài)巡查的效率低、有盲區(qū)的問題,同時彌補了遙感衛(wèi)星執(zhí)法周期長、分辨率低缺點??梢杂行У貙崿F監(jiān)管,有力的打擊違法開采資源的活動。
如今,無人機已在許多礦山進行監(jiān)督執(zhí)法的應用,如廣東英德市白沙鎮(zhèn)、廣東青州市、福建省寧德市古田縣等,并獲得了一定成績。
經過使用后的反饋,我們發(fā)現我國無人機還存在許多不足:信號不夠強,電池使用時限短,直線飛行距離不足,內存卡儲量小等。然而,無人機的使用仍然起了巨大作用。而且我們相信,隨著科技的發(fā)展,這些缺陷也將會被一一克服,使無人在礦山的應用中發(fā)揮更大的作用。
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