Дроны для горнодобывающей промышленности Казахстана

Горнодобывающая отрасль Казахстана – одна из ключевых отраслей для развития экономики страны. Однако из-за истощения запасов месторождений, износа горного оборудования несвоевременного ввода в разработку новых месторождений и прочих причин в этой отрасли отмечается значительное снижение рентабельности и спад развития сырьевой базы. Один из подходов для преодоления этих проблем – цифровизация производственных процессов, в том числе внедрение роботизированной техники и промышленных беспилотников.

Горнодобывающие предприятия Казахстана находятся в начале пути цифровизации, однако уже сейчас отмечается положительные эффекты от внедрения цифровых и беспилотных технологий.

Цифровые решения помогают предприятиям эффективно и качественно управлять процессами, уменьшать затраты на эксплуатацию и обслуживание техники, а также улучшать системы управления рисками.

По словам управляющего директора и старшего партнера BCG Григория Рубина, «за счет «цифры»‎ увеличение добычи достигает 20%, а производительность закупок может повыситься до 50%»‎.

Много преимуществ получают предприятия горнодобывающей промышленности с внедрением дронов, поэтому все больше и больше компаний используют беспилотные технологии в рабочих процессах.

Маркшейдеры казахстанской металлургической компании «Казцинка» с успехом применяют БПЛА для аэрофотосъемки территорий и создания цифровой модели местности и 3D-моделей объектов.

Начальник маркшейдерского отдела Игорь Ермошенко из основных преимуществ дронов отмечает: «Достаточно высокая точность и максимально возможный объем информации по объекту, плюс высокая производительность за счет ускорения съемки и обработки данных. Огромное преимущество квадрокоптера мы видим на съемках больших и труднодоступных объектов. Дроны незаменимы на открытых территориях со сложным рельефом местности, где преобладают овраги, возвышенности, впадины, котловины. Результаты аэрофотосъемки не сравнить с информацией, полученной с помощью электронных тахеометров и GPS-оборудования.»

Беспилотники применяли при строительстве контрфорса на Пионерной дамбе Таловского хвостохранилища. Объем отсыпных работ в среднем составлял порядка 60-70 тысяч кубических метров в месяц. Контролировать этот процесс удобнее всего с помощью квадрокоптера. С высоты удобно следить за состоянием контрфорса в карьерах, отслеживать границы распространения прудков в хвостохранилищах.

Беспилотники позволили в несколько раз сократить время на выполнение топографической съемки местности, и при этом набрать максимум информации по объекту. Кроме того, применение беспилотных летательных аппаратов позволило повысить уровень безопасности выполнения геодезических и маркшейдерских работ за счет дистанционного сбора данных на недоступных и труднодоступных объектах (карьеры, воронки обрушения, отвалы, хвостохранилища)

Беспилотники на службе у лидеров горнодобывающей отрасли за рубежом

Опыт применения беспилотников иностранными предприятиями доказывает высокую эффективность перехода к цифровому управлению горными предприятиями, карьерами благодаря автоматизации производства на основе данных с дронов.

В 2020 году транснациональная горно-металлургическая компания Rio Tinto для дистанционного визуального осмотра объектов и оборудования увеличила использование БПЛА, чтобы соответствовать мерам предосторожности, связанным с COVID-19.

Информация станет самым важным фактором, позволяющим модернизировать добычу полезных ископаемых, а дроны могут предоставлять огромное количество информации, которая позволит нам принимать более взвешенные решения

Мы ищем нестандартные способы интеграции дронов в наши операции по добыче полезных ископаемых, чтобы сделать сложные задачи более безопасными, быстрыми и дешевыми, согласовываем с регулирующими органами полеты для обеспечения безопасности и соблюдения требований законодательства

Основным преимуществом использования дронов, которое было выявлено, было отстранение сотрудников от опасных задач, таких как обследование складов, где рыхлый грунт и дестабилизация складов могут привести к серьезным травмам. Другие выявленные в процессе интеграции преимущества: повышение производительности за счет сокращения времени простоя для проверок, что позволяет оборудованию продолжать работу без остановки во время проверки.

Съемка больших площадей может быть выполнена за очень короткий промежуток времени по сравнению с тем, когда геодезист должен пройти ту же территорию. Снижаются затраты также за счет сокращения количества оборудовании (например, строительных лесов) для проведения осмотров, а также за счет того, что применение дронов для аэрофотосъемки в большинстве случаев значительно дешевле вертолетов.

Rio Tinto использует беспилотники не только для облета территорий и мониторинга, но и для построения цифровых двойников объектов. В Брисбене (Австралия) Rio Tinto бокситовые рудники Weipa и Gove управляются с помощью цифровых двойников. С помощью сервиса обработки данных и расширенной аналитики оптимизируются операции, сокращаются затраты и время простоя практически на 94%.

Другие горнодобывающие компании мира также используют беспилотные технологии для повышения безопасности и производительности. Крупнейшая в мире горнодобывающая компания BHP утверждает, что сэкономила более 5 миллионов долларов в год, используя дроны для опасных и трудоемких проверок.

Бразильская горнодобывающая компания Vale использует дроны с ноября 2016 года для проведения аэрофотосъемки дамб, откосов карьеров, защитных валов, заводов и рудных отвалов, для улучшения процессов планирования, безопасности эксплуатации и получения гибкости и точности топографических данных.

Использование дронов в горнодобывающей промышленности

Картографирование и 3D-моделирование

Традиционные методы проведения съемки для картирования и моделирования участков добычи требуют большого количества оборудования, и связан с большими рисками для специалистов, собирающих данные.

Дроны обеспечивают более простой и эффективный сбор данных: будь то данные для изучения перспективных участков добычи или сбора объемных измерений для управления и контроля запасами.

Аэрофотосъемка дешевле, чем съемка с воздуха, ее можно проводить часто, что позволяет более точно отслеживать ход производства.

Данные, собранные дронами, обрабатываются в специальном программном обеспечении для фотограмметрии, в результате создаются 2D-карты, цифровые модели высот, цифровые модели местности с точными геопространственными измерениями.

Обработка материалов аэрофотосъемки полностью автоматизирована, для этого необходимо загрузить полученные аэрофотоснимки, положение центров фотографирования и задать координаты опорных точек, после чего ПО автоматически определит связующие точки на соседних снимках и произведет уравнивание по указанным опорным точкам. После уравнивания в автоматическом режиме строится плотное облако точек, сравнимое с результатами лазерного сканирования, которое представляет собой точную цифровую модель местности (ЦММ), включающую в себя все объекты, попавшие в поле зрения фотокамеры.

Для получения цифровой модели рельефа, необходимо провести фильтрацию плотного облака точек, исключив из него растительность, строения, автотранспорт. Полученная ЦМР в дальнейшем используется для подсчета объемов выработки горной породы. Абсолютная точность получаемых материалов составляет 10-15 см в плане и 15-20 см по высоте, а относительная точность взаимного ориентирования снимков достигает 2 см, что позволяет использовать результаты съемки для построения топографических планов, составления горной графической документации, подсчета объемов и решения других горнотехнических задач.

Благодаря фотографическому изображению, полнота и достоверность получаемых при съемке материалов значительно выше, чем при традиционной тахеометрической съемке. Формат данных, получаемый в результате фотограмметрической обработки, совместимы с любыми современными геоинформационными системами (ГИС) и легко конвертируется в требуемый формат.

Управление запасами и контроль запасов

Дроны применяются не только для построения геопространственной модели карьера на месторождении, но и для мониторинга динамики открытых горных работ и подсчета запасов. Запасы по своей природе нерегулярны, и расчет их точного объема с помощью наземных методов сложен, а также является опасным и трудоемким процессом. Однако с использованием дронов устраняется большинство ограничений наземных методов, а процесс сбора данных об объеме складских запасов становится намного эффективнее и, что более важно, безопаснее для сотрудников. Поскольку беспилотники легко развертываются, компании могут проводить частый анализ запасов, чтобы получить более полное представление о том, сколько материала доступно, что можно извлечь, и сократить списания, что лучше отразится на финансовых результатах в конце года.

Контроль состояния подъездной дороги

Аэрофотоснимки с дронов позволяют проверять и контролировать состояние подъездных дорог, чтобы их можно было обслуживать для более эффективной транспортировки сырья.

Благодаря изображениям с дронов с высоким разрешением инженеры смогут анализировать текущие маршруты и видеть, как их можно оптимизировать для повышения эффективности, что поможет сократить расходы на топливо.

Дроны помогут быстро выявить повреждения подъездной дороги, чтобы их можно было отремонтировать как можно скорее с минимальным нарушением транспортных операций

Регулярный мониторинг хвостохранилищ

Хвосты — это то, что остается после успешного извлечения ценных минералов и металлов из руды породы. Эти отходы, как правило, представляют собой шлам и откладываются на насыпях для образования дамб, однако некачественное строительство дамб хвостохранилищ представляет огромный риск для людей, живущих рядом с районом добычи, и для окружающей среды.

Дроны позволят руководителям участков регулярно осматривать дамбу хвостохранилища, не подвергая сотрудников риску, и принимать быстрые меры при выявлении проблем, связанных со структурной целостностью дамбы.

Инспекции в подземных шахтах

Подземные шахты можно тщательно осмотреть и нанести на карту с помощью дронов. Данные с БПЛА позволят определить их структурную целостность, безопасно ли входить в них, и лучше понять, что можно извлечь из оставшейся руды.

Состояние забоев можно также проанализировать, чтобы определить, насколько они стабильны, какие участки нуждаются в дополнительной поддержке и какой они имеют объем обратной засыпки, который потребуется после извлечения.

Здоровье и безопасность сотрудников — главная и самая важная причина, по которой многие горнодобывающие компании интегрируют дроны в свой рабочий процесс. Экономия затрат и увеличение общей выручки — еще один важный фактор, который определит, будут ли они инвестировать в беспилотные технологии. На данный момент данные указывают на тот факт, что технология дронов помогает компаниям сокращать расходы и повышать эффективность, а их общая окупаемость инвестиций является положительным фактором.

Дроны для горнодобывающей промышленности

Несколько лет назад было не так много дронов, которые можно было бы использовать в промышленных целях, однако по мере развития технологий теперь существует довольно много вариантов на выбор. Расскажем про самые востребованные модели дронов DJI.

DJI Matrice 300 RТК

Один из самых мощных промышленных дронов на рынке, летная платформа DJI Matrice 300 RТК, обладает прочной конструкцией и классом защиты IP45, что позволяет ему работать в суровых погодных условиях. Он совместим с несколькими полезными нагрузками и может нести до 3 камер общим максимальным весом 2,7 кг. Оснащен модулем RTK для обеспечения точности геодезического класса и максимального времени полета 55 минут в зависимости от типа полезной нагрузки, которую он несет.

DJI Matrice 300 RTK

Для поиска перспективных участков и мест для проведения буровых работ, для подсчет запасов карьеров рекомендуется метод воздушного лазерного сканирования с применением лидара DJI Zenmuse L1.

DJI Mavic 3 Enterprise

С внедрением в работу дрона Mavic 3E сокращается время для сбора и анализа данных, без потери качества. Все благодаря усовершенствованной 20-мегапиксельной широкоугольной камере с 4/3 CMOS-матрицей и механическому затвору, который уменьшает размытость изображений при движении во время съемок, можно снимать с интервалом 0,7 секунды.

Также M3E оснащен 12-мегапиксельной камерой с 56-кратным зумом, что делать детализированные снимки на большом расстоянии.

Дрон совместим с профессиональным ПО для поддержания всех возможностей управления, планирования миссий, сбора и аналитики данных.

Mavic 3 Enterprise

DJI Matrice 30Т

Matrice 30Т сочетает в себе мощность Matrice 300 RTK и компактность Mavic 3 Enterprise. Компактность и быстрая развертываемость помогут оперативно собрать необходимые данные и оценивать техническое состояние шахт и карьеров, определить опасные объекты, которые выходят на поверхность из-за просадок земли и пр.

Matrice 30T