Des drones commerciaux pour une exploitation minière intelligente : Créer une zone de dynamitage plus sûre

Le bénéfice supplémentaire de l'utilisation de drones commerciaux pour des explosions minières contrôlées plus sûres

By DJI Enterprise DJI Enterprise
octobre 18, 2021

L'avant-dernier défi de toute explosion contrôlée dans une mine de carrière est la sécurité, pour les équipements et les structures, mais surtout pour les personnes. Peu importe le temps ou la surveillance consacrés à la préparation, le potentiel malheureux d'erreur humaine demeure. Lorsque les équipes effectuent des contrôles de périmètre, il y a toujours la possibilité d'avoir des «∘angles morts∘». En outre, il faut tenir compte du défi sous-jacent que représente la supervision du personnel de surveillance proprement dit.

C'est pourquoi une grande attention est portée à l'établissement des différents types de zones de danger pour l'explosion : une zone de danger pour les personnes, une autre pour les équipements et une troisième pour les structures.  Étant donné que les violations de ces périmètres de zone peuvent avoir de graves conséquences physiques, mais aussi financières ou administratives, les entreprises établissent des règlements spécifiques pour l'établissement des zones et les procédures de sécurité. Pourtant, même avec des précautions extrêmes et une supervision dédiée, chaque explosion peut créer des variables imprévisibles. C'est là qu'intervient l'essai de la technologie des drones industriels pour une sécurité optimale.

Promouvoir l'utilisation des drones dans les carrières

Pourtant, de nombreux acteurs du secteur considèrent l'utilisation de drones pour l'exploitation intelligente des carrières comme un moyen de rester compétitif pour l'avenir. Ferrexpo AG, un important producteur de minerai de fer opérant dans la région de Poltava en Ukraine, s'est engagé depuis un certain temps à investir dans l'utilisation de drones pour éliminer les risques de sécurité tout en réduisant les coûts. La société minière basée en Suisse reste un excellent exemple de la manière dont les défis initiaux liés à l'équipement d'un site de carrière avec un nouveau matériel peuvent donner des résultats positifs. Alexander Tubaltsev, chef mineur à la mine de Yeristovo de Ferrexpo en Ukraine, a expliqué l'évolution vers des explosions plus intelligentes : «∘La sécurité de notre personnel ainsi que celle des spectateurs indésirables dans la zone de danger est une préoccupation majeure pour nous. Théoriquement, avec l’intégration de drones dans nos opérations, le nombre d'accidents a le potentiel d'être réduit à zéro.∘»

Se préparer à l'explosion

C'est pourquoi DroneUA, l'un des plus grands intégrateurs internationaux de systèmes de solutions sans pilote, a fourni à Ferrexpo deux des drones longue distance de pointe de DJI Enterprise. La Matrice 300 RTK (M300 RTK) de DJI a été fournie pour être utilisé à la mine de Yeristovo de Ferrexpo afin d'effectuer un test sur le terrain. La mission consistait à déterminer comment un programme commercial de drones pour l'exploitation minière peut permettre l'exécution la plus sûre et la plus rentable d'une opération de dynamitage programmée dans une carrière. Tubaltsev, qui était également responsable des explosions contrôlées, a ajouté : «∘Même si les drones ne remplaceront pas le personnel sur le terrain lors de la préparation d'une explosion, ils ont le potentiel de surveiller les travailleurs responsables des périmètres actifs, d'envoyer des alertes sur les personnes indésirables en danger et de donner plus de confiance à la direction des opérations d'explosion.∘»

Pour la tâche de Yeristovo, les deux M300 \RTK ont été utilisées pour observer le périmètre de la carrière pendant l'explosion massive avec quatre objectifs principaux : 

  • Assurer la sécurité pendant les préparatifs de pré-explosion.
  • Éliminer tous les «∘angles morts∘» du périmètre de sécurité.
  • Superviser le déploiement et les effectifs du personnel à leur poste.
  • Effectuer une inspection des équipements post-explosion.

Les défis liés à l'utilisation de dispositifs sans pilote dans une carrière ne peuvent être relevés qu'avec des plateformes industrielles adaptées pour travailler dans des environnements soumis à des anomalies magnétiques et à des conditions météorologiques difficiles. Dans cette optique, la Matrice 300 RTK a été considérée comme une solution comparable.

Alexander Tubaltsev, chef mineur de Ferrexpo Yeristovo Mining, a ajouté : «∘Parmi les paramètres les plus critiques que nous recherchons pour nous soutenir sur le dynamitage figurent le temps de vol global du drone, les capacités de suspension, la méthode de transmission du signal ainsi que la qualité globale du signal.∘»

Compte à rebours de la flotte de drones : une heure avant l'explosion.

Les observateurs qui surveillent le périmètre se déplacent vers leurs postes convenus à l'avance. Pour accompagner leur présence physique, les deux M300 RTK ont été déployées pour surveiller le périmètre depuis les airs pendant une à deux heures afin de créer un chevauchement de plusieurs perspectives de surveillance.

Deux options se présentaient sur la façon de gérer le soutien des drones.

Option 1 : Alimentation de la batterie

Le temps moyen du vol de la M300 RTK est de 30 à 40 minutes. Le temps de vol est bien sûr influencé par les conditions météorologiques sur place, l'intensité du vol, la quantité et le type d'accessoires (charge utile) utilisés.

Compte tenu de ces restrictions, il a été convenu qu'au moins deux jeux de batteries seraient nécessaires pour une surveillance de périmètre de deux heures. Il était entendu que si le drone devait également être utilisé après l'explosion pour évaluer l'état des équipements de la carrière et les conditions environnementales, des batteries supplémentaires seraient nécessaires.

Alimentation de la batterie

Avantages : Aucune restriction de hauteur, de manœuvre et de mouvement.

Inconvénients : Pauses de 3 à 5 minutes nécessaires pour revenir et remplacer les batteries (temps enregistré pendant les essais)

Option 2 : Installation d'une source d'alimentation ininterrompue

Le fait de permettre au drone d'être relié à une source d'alimentation au sol peut permettre au drone de rester en vol stationnaire pendant des heures. Cependant, la connexion par câble limite la mobilité. Heureusement, les capacités des caméras modernes peuvent facilement compenser ce déficit.

Alimentation au sol

Avantages :Possibilité de rester en l'air pendant 4 à 6 heures sans avoir à atterrir pour changer la batterie.

Inconvénients :Le rayon et la portée sont considérablement réduits. Cela reste néanmoins une option intéressante pour les projets de longue durée dans une zone de taille réduite.

Vue depuis le centre de commandement de la carrière

Pendant le test, les drones ont été contrôlés depuis le bureau de la construction minière. Il s'agissait d'un emplacement approprié et précédemment confirmé pour l'explosion de Yeristovo. Cependant, travailler depuis un espace ouvert comme le toit d'un bâtiment permet une visibilité directe avec le drone et peut réduire les limitations lors du pilotage.

Pour l'étude de Yeristovo, le terrain ouvert de la carrière et la courte portée du périmètre signifiaient que le bureau comme centre de commandement était approprié. Cela signifie également que le test de la portée de transmission n'a pas été exploité. Il n'était pas nécessaire d'effectuer le test au-delà d'une portée de 2 km, même si la M300 RTK a une portée maximale de 8 km. Dans ce cas, les capacités des caméras du drone étaient plus que suffisantes pour capturer les indicateurs nécessaires dans la zone réduite de 2 km.

Communication et capacités de la caméra externe explorées

La transmission des signaux était tout aussi importante pour ce scénario particulier. Les zones industrielles sont soumises à de fortes exigences pour garantir un signal constant aux moments les plus critiques. Même si la zone de la carrière était, en fait, une zone d'anomalies magnétiques accrues connues pour affecter les boussoles, le GPS et les transmissions de signaux télécommandés, les drones DJI se sont avérés exceptionnellement performants dans ces conditions. Dans le cas du drone M300 RTK équipé de la caméra H20T (voir graphique ci-dessous), la qualité de l'image transmise en termes de détails, de vitesse de transmission et d'absence d'images perdues ou de gel sur le moniteur était d'un niveau très élevé, correspondant au degré de responsabilité requis lors d'une explosion massive.

La transmission du signal vidéo vers le point d'intervention (écran, moniteur ou TV) est possible :

-   via HDMI (dans le cas où un opérateur de drone se trouve à proximité d'un bâtiment). C'est cette option qui a été utilisée pour ce test.

-   via le système Flight Hub en utilisant une connexion internet.

Comme le drone est lui-même une plateforme permettant de monter divers équipements compatibles (jusqu'à 2,7 kg) dont les fonctionnalités et les capacités diffèrent, toutes les options n'ont pas été utilisées pour le test de Yeristovo. En l'occurrence, les caméras dotées d'un zoom optique élevé et d'imagerie thermique étaient les plus pertinentes pour le projet. Il a été estimé à l'avance que la meilleure caméra pour cette tâche était la Zenmuse H20T.

 

Grâce aux modes intelligents disponibles avec la Zenmuse H20T, l'interface de la caméra avec zoom optique s'est avérée précieuse pour la détection automatique des personnes et des véhicules.

distance between person and drone at 1.5 km

Image 1 : distance entre la personne et le drone à 1,5 km

Supervision

Testée à une distance de 1,5 km et en appliquant plusieurs niveaux de zoom, la Zenmuse H20T a facilement repéré et suivi automatiquement les objets et les personnes dans les différentes zones.

 

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Figure 2 : Avec un zoom de 80x, le système trouve automatiquement le sujet ou la personne 

Suivi

La caméra permet également la synchronisation complète d'un télémètre laser avec les capteurs intégrés dans la suspension de la caméra. Les coordonnées d'un sujet peuvent ainsi être affichées directement à l'écran.

 

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Figure 3 : Obtenez facilement des plages de coordonnées de 3 m à 1 200 m

Marquage

Non seulement la caméra peut identifier et suivre les coordonnées de personnes et de sujets, mais il est également possible d'ajouter des balises pour la documentation. Lors de la réception de photos ou de vidéos, le modèle du drone, le numéro de série, la date et l'heure, les coordonnées, l'altitude et d'autres notes peuvent être ajoutés à l'image. Ces informations sont extrêmement précieuses pour les tâches futures dans une zone répétée et pour la documentation générale, que ce soit à des fins de référence ou d'assurance juridique.

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Figure 4 : Horodatages personnalisables pour une supervision continue de projets en projets

Imagerie thermique

L'utilisation de la caméra d’imagerie thermique pourrait également s'avérer vitale dans un scénario d'explosion. Même si la caméra thermique n'est pas aussi efficace à longue distance en raison de la faible distance focale des paramètres de la caméra qui fait apparaître les objets trop petits, la fonction de la caméra peut toujours être utilisée pour une explosion massive. Le test du site de Yeristovo a fait ressortir ces idées clés :

  • Pour maximiser l'utilisation de l'imagerie thermique, il suffit de réduire la distance par rapport à l'objet et de voler plus près dans la zone de patrouille. Rappel : le drone est important pour pouvoir s’approcher plus près de la zone de danger que les personnes.
  • L'utilisation de la caméra avec une distance focale longue (à installer séparément) permet d'obtenir d'excellentes inspections détaillées des infrastructures.

Les résultats sur le terrain

Dans l'ensemble, les deux drones Matrice 300 RTK avec des caméras Zenmuse H20T comme charge utile ont montré toutes leurs fonctionnalités au cours de l'analyse, notamment en termes de possibilités de contrôle et de prise de décision opérationnelle. 

La M300 RTK s’est révélée particulièrement performante dans les tâches suivantes :

  1. vérification du respect des distances minimales de retrait
  2. correction de l'emplacement des observateurs, contrôle de leur mise en place et suivi de leurs actions pendant qu'ils sont en poste
  3. remplacement du contournement du véhicule d'inspection
  4. observation des angles morts
  5. étude globale et enregistrement de l'explosion de masse

 

 

Réduction des risques avec des solutions d’exploitation minière intelligente

En conclusion, la tâche d'un drone sur un site d'explosion minière n'est pas de remplacer les experts sur le terrain mais d'ajouter une intelligence numérique aux opérations, une intelligence qui peut fournir des garanties supplémentaires pour sauver des vies ainsi que des profits à long terme grâce à la réduction des erreurs. Alexander a déclaré à propos de l'utilisation des drones dans les opérations : «∘L'utilisation d'un drone pour la sécurité du périmètre permet d'aider les responsables à faire sortir les gens de la zone dangereuse de l'explosion. Non seulement par radio et par téléphone, mais aussi par vidéo aérienne pour une meilleure surveillance. Cela apporte une valeur ajoutée au processus qui garantit un meilleur contrôle.∘»

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Tags: Témoignages d'utilisateurs, Énergie

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