Вторичная трудность при контролируемых взрывах в карьерах — безопасность оборудования, структур, но, главное, людей. К сожалению, независимо от времени и усилий, потраченных на подготовку, сохраняется возможность возникновения ошибки, вызванной человеческим фактором. Когда команды работают над проверками по периметру, существует возможность возникновения «слепых зон». Кроме того, необходимо учитывать проблему наблюдения за персоналом.
Именно поэтому серьезное внимание уделяется определению типов опасных зон для взрыва: опасные зоны для людей, для оборудования и конструкций. Поскольку нарушение периметров этих зон может повлечь за собой серьезные физические, а также финансовые или административные последствия, компании устанавливают специальные правила для создания зон и процедур безопасности. Даже предельная осторожность и тщательный контроль не уберегают от неожиданностей при взрывах. Именно здесь пригождаются промышленные дроны, позволяя достигнуть оптимального уровня безопасности.
Популяризация дронов при работе в карьерах
Многие участники индустрии видят пользу дронов в горном деле как способ сохранять конкурентоспособность в будущем. Ferrexpo AG, выдающийся производитель железной руды из Полтавы в Украине, инвестирует в дроны для предотвращения угрозы безопасности и сокращения расходов. Горнодобывающая компания из Швейцарии остается прекрасным примером того, как оборудование места работы новыми устройствами помогает принести положительные результаты. Александр Тубальцев, главный шахтер «Еристово» компании Ferrexpo в Украине, рассказал о переходе к «умным» взрывам: «Безопасность персонала, а также посторонних лиц в опасной зоне является для нас приоритетом. Теоретически при использовании дронов количество аварий можно свести к нулю».
Подготовка к взрыву
Именно по этой причине DroneUA, один из крупнейших специалистов по интеграции беспилотных технологий в мире, обеспечил Ferrexpo двумя современными дронами DJI Enterprise, предоставляющими возможность длительного полета. Matrice 300 RTK от DJI (M300 RTK) был предоставлен для использования в шахте Еристово Ferrexpo для проведения полевого испытания. Задача заключалась в определении того, как программа по использованию коммерческих дронов в горном деле может обеспечить наиболее безопасное и экономичное выполнение запланированных взрывных работ в карьере. Тубальцев, отвечавший за контролируемые взрывы, добавил: «Несмотря на то, что дроны не смогут заменить персонал на местах во время подготовки к взрыву, дроны позволяют контролировать рабочих, ответственных за зону проведения работ, отправлять предупреждения о посторонних лицах, которым угрожает опасность, и обеспечивает уверенность в успешном завершении взрывной операции».
Для работы над задачей Еристово два РТК М300 использовались для наблюдения за периметром карьера во время массового взрыва в четырех основных целях:
- Обеспечить безопасность подоготвки к взрыву;
- Устранить все «слепые зоны» по периметру безопасности;
- Проследить за размещением и комплектованием персонала на постах;
- Провести проверку оборудования после взрыва.
Трудности использования беспилотных устройств в карьере могут быть решены только при помощи промышленных платформ, которые подходят для работы в средах с магнитными аномалиями и суровыми погодными условиями. Так, Matrice 300 RTK может рассматриваться в качестве оптимального варианта.
Александр Тубальцев добавляет: «Некоторые из наиболее важных параметров, которые необходимы при проведении взрывных работ, — это общее время полета дрона, возможности использования полезных нагрузок, способ передачи сигнала, а также его общее качество».
Обратный отсчет: за час до взрыва
Наблюдатели, отслеживающие периметр, переходят на заранее обговоренные посты. В дополнение к их физическому присутствию используются два M300 RTK для наблюдения за периметром с воздуха в течение 1-2 часов и обеспечения нескольких точек обзора.
Вот два варианта управления БПЛА:
Вариант 1: заряд аккумулятора
Средняя продолжительность полета M300 RTK — 30-40 минут. Время полета зависит от погодных условий на месте, интенсивности полета, количества и типа используемых полезных нагрузок.
С учетом этих ограничений было принято решение, что для наблюдения за периметром в течение двух часов потребуется минимум два комплекта аккумуляторов. Было понятно, что если дрон будет использоваться после взрыва для оценки состояния карьерного оборудования и условий окружающей среды, потребуются дополнительные аккумуляторы.
Заряд аккумулятора
Преимущества: нет ограничений по высоте, маневренности и движению.
Недостатки: необходимы 3-5-минутные перерывы на возврат и замену аккумулятора (время зафиксировано при тестировании).
Вариант 2: установка бесперебойного источника энергии
Если привязать дрон к наземному источнику питания, он может зависнуть в воздухе на несколько часов. Однако использование кабеля повлечет за собой ограничения в мобильности. К счастью, возможности современных камер позволяют забыть о многих трудностях.
Наземный источник энергии
Преимущества: возможность находиться в воздухе 4-6 часов без необходимости приземления для замены аккумулятора.
Недостатки: радиус и дальность полета сильно ограничены. Тем не менее, это остается важным вариантом для проведения длительных проектов в пределах небольшой зоны.
Вид из командного центра
Во время испытаний дроны управлялись из офиса компании. Было выбрано и подтверждено подходящее место для взрыва в Еристово, однако работа с открытого пространства, такого как крыша здания, обеспечивает прямую видимость БПЛА и позволяет снизить ограничения при управлении.
Для исследования в Еристово открытая местность карьера и небольшая дальность действия по периметру означали, что офис подходил в качестве командного пункта. Это также означало, что не использовалась проверка дальности передачи сигнала. Не было необходимости проводить проверку за пределами диапазона 2 км, даже несмотря на то, что макс. дальность передачи M300 RTK составляет 8 км. В этом случае возможностей камер дрона было более чем достаточно для получения необходимых индикаторов в пределах зоны в 2 км.
Исследование возможностей связи и подвесной камеры
Передача сигнала также обладала неоценимой важностью в данном сценарии. Существует высокая потребность в обеспечении бесперебойного сигнада в промышленных зонах. Несмотря на то, что территория карьера была зоной повышенных магнитных аномалий, которые влияют на компас, GPS и передачу сигнала с дистанционным управлением, дроны DJI в этих условиях показали хорошие результаты. В случае с M300 RTK, оснащенного камерой H20T (см. диаграмму ниже), качество передаваемого изображения с точки зрения детальности, скорости передачи и отсутствия пропущенных кадров или зависания на мониторе было на достаточно высоком уровне, что соответствовало степени ответственности, необходимой при проведении взрыва.
Возможна передача видеосигнала в точку отклика (дисплей, монитор или телевизор):
- при помощи HDMI (если оператор дрона находится в здании поблизости). Этот вариант использовался при проведении испытания.
- через систему Flight Hub с использованием интернет-соединения.
Поскольку дрон является платформой для установки совместимого оборудования (до 2,7 кг) с разной функциональностью и возможностями, не все варианты были использованы при проведении испытания в Еристово. В данном случае использовались в основном такие функции, как оптический зум и тепловидение. Заранее была выбрана камера Zenmuse H20T как оптимальный вариант для проведения испытания.
Благодаря интеллектуальным режимам, доступным в Zenmuse H20T, интерфейс камеры с оптическим зумом станет полезным для автоматического обнаружения людей и транспортных средств.
Рис. 1: расстояние между человеком и дроном в 1,5 км
Наблюдение
Zenmuse H20T, тестируемая на расстоянии 1,5 км с увеличением в несколько раз, легко обнаруживала и автоматически отслеживала объекты и людей в разных зонах.
Рис. 2: При 80-кратном увеличении система автоматически обнаруживала объект или человека
Следование
Камера также обеспечивает полную синхронизацию лазерного дальномера с датчиками, встроенными камеру. Это позволяет отображать на экране координаты объекта.
Рис. 3: Легкое получение координат объекта в диапазоне от 3 до 1200 метров.
Маркировка
Камера не только позволяет идентифицировать и отслеживать координаты людей и объектов, но также дает возможность добавлять теги для документации. При получении фото- / видеоматериала на изображении указываются модель дрона, серийный номер, дата/время, координаты, высота и другие данные. Это бесценно для будущей работы в той же области и для общей документации, будь то справочная информация или юридические гарантии.
Рис. 4: Индивидуальные отметки о времени для продолжительного наблюдения от проекта к проекту
Тепловая съемка
Использование тепловой камеры также показало себя необходимым при проведении взрывов. Несмотря на то, что тепловизор не так эффективен на больших расстояниях из-за небольшого фокусного расстояния, параметры камеры приводят к тому, что объекты кажутся слишком маленькими, функцию камеры все же можно использовать при проведении взрывов. Тестирование в Еристово позволило сделать следующие заключения:
- Чтобы использовать тепловизор по максимуму, уменьшите расстояние до объекта и подлетите ближе к зоне патрулирования. Не забывайте, что дрон ценен тем, что может приблизиться к опасной зоне ближе, чем люди.
- Использование камеры с большим фокусным расстоянием (устанавливается отдельно) позволяет получить подробные данные об инфраструктуре.
Полевые результаты
В целом, как Matrice 300 RTK с камерой Zenmuse H20T, так и полезные нагрузки, продемонстрировали полную функциональность в процессе анализа и особенно в ходе контроля и принятия решения.
Особенно хорошо M300 RTK справился со следующими задачами:
- проверка на соблюдение минимальных расстояний отвода
- корректировка местоположения наблюдателей, контроль над установкой и мониторинг действий на посту
- замена обхода при помощи инспекционной машины
- наблюдение за слепыми зонами
- общее обследование и регистрация массового взрыва
Сокращение рисков в горном деле
В конечном итоге задача любого БПЛА на горнодобывающей площадке состоит не в том, чтобы заменить экспертов на земле, а в том, чтобы внедрить в работу цифровой интеллект, который позволит обеспечить дополнительные меры безопасности , а также долгосрочную прибыль за счет уменьшения количества ошибок. Александр добавляет: «Использование дрона для охраны периметра позволяет ответственным лицам вывести людей из опасной зоны взрыва. Не только по радио и телефону, но и с помощью видео, полученных с воздуха, для лучшего контроля. Это придает дополнительную ценность процессу, обеспечивая более высокий уровень контроля».
