無(wú)人機(jī)技術(shù)在我國(guó)大型露天礦的應(yīng)用及發(fā)展探討

張學(xué)禎

摘要：相比于其他小型礦山，大型露天礦存在較為復(fù)雜的情況，因而較難對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的測(cè)繪，面對(duì)此種情況，需要采取有效的措施進(jìn)行改進(jìn)。目前我國(guó)開(kāi)始應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，能夠獲得較好的效果。但通過(guò)觀察顯示，無(wú)人機(jī)技術(shù)在露天礦生產(chǎn)管理中仍然存在一定的問(wèn)題，采用及時(shí)進(jìn)行解決，以確保無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠獲得更佳的運(yùn)用效果。本文將論述無(wú)人機(jī)技術(shù)在露天礦的應(yīng)用范圍、無(wú)人機(jī)技術(shù)在露天礦應(yīng)用的問(wèn)題及解決方式。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)技術(shù);大型露天礦;應(yīng)用及發(fā)展

近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)已在我國(guó)諸多領(lǐng)域均獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于露天礦而言，其主要存在生產(chǎn)范圍大、空間變化快、人員在開(kāi)放空間中進(jìn)行重復(fù)性持續(xù)性作業(yè)勞動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)于管理人員，若單純依靠常規(guī)人力，則無(wú)法進(jìn)全方面的地質(zhì)測(cè)繪、施工監(jiān)控、安全監(jiān)管，使得生產(chǎn)作業(yè)存在較大安全隱患，對(duì)此我國(guó)開(kāi)始引入無(wú)人機(jī)技術(shù)，能夠?qū)ι鲜霾蛔闩c問(wèn)題進(jìn)行有效的解決[1]。

1.無(wú)人機(jī)技術(shù)在露天礦的應(yīng)用范圍

1.1對(duì)露天開(kāi)采設(shè)備進(jìn)行安全巡檢

露天礦中存在諸多大型設(shè)備，只有確保設(shè)備正常運(yùn)行，才能夠提升礦產(chǎn)量，因此需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的安全巡檢。在傳統(tǒng)方式中，人工徒步巡檢是主要的巡檢方式，通過(guò)實(shí)踐觀察可知，該種方式不僅會(huì)在較大程度上增加勞動(dòng)強(qiáng)度，降低巡檢效率，同時(shí)無(wú)法明確設(shè)備存在的所有安全隱患情況，從而導(dǎo)致巡檢效果較差[2]。

當(dāng)采取無(wú)人機(jī)巡檢方式后，可在較大程度上對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行解決。管理人員可事先對(duì)巡檢路線進(jìn)行設(shè)定，以便能夠?qū)Υ笮驮O(shè)備進(jìn)行有效的巡檢。在巡檢時(shí)，通過(guò)搭載的紅外熱成像相機(jī)能夠?qū)υO(shè)備的溫度、流體介質(zhì)泄漏、火災(zāi)煙霧等情況進(jìn)行有效的識(shí)別;通過(guò)搭載的傾斜攝影相機(jī)構(gòu)建采場(chǎng)實(shí)景三維模型，能夠?qū)υO(shè)備的作業(yè)情況進(jìn)行清晰的觀察，從而能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)安全隱患問(wèn)題，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2露天礦工程測(cè)繪

露天礦生產(chǎn)過(guò)程即為大型土石方移運(yùn)工程，技術(shù)人員主要的管理內(nèi)容即為對(duì)采場(chǎng)、排土場(chǎng)工作面的空間位置、計(jì)算工程量進(jìn)行隨時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定。無(wú)人機(jī)技術(shù)具有較高的靈活性與高效性，當(dāng)使用該技術(shù)后能夠完全取代人工作業(yè)，不僅能夠確保測(cè)繪人員的安全，同時(shí)還能夠獲得較為完整地?cái)?shù)據(jù)信息，從而能夠?yàn)楣芾砣藛T提供可靠的信息，便于其調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃[3]。在科技技術(shù)獲得大力發(fā)展的當(dāng)下，傳統(tǒng)測(cè)繪方式已無(wú)法滿(mǎn)足技術(shù)需求，然而當(dāng)使用無(wú)人機(jī)技術(shù)后能夠?qū)ι鲜鋈毕菖c不足進(jìn)行有效的彌補(bǔ)，使露天礦測(cè)量智能化得到初步的實(shí)現(xiàn)。

1.3對(duì)露天開(kāi)采邊坡工程予以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制

隨著開(kāi)采深度的不斷增加，邊坡角度也隨之增大，若無(wú)法確保邊坡的穩(wěn)定性，則會(huì)較大程度上增加礦山的安全隱患。由于受到自然環(huán)境的影響，加之存在復(fù)雜的采礦工藝，若單純使用傳統(tǒng)測(cè)繪方式則無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡工程的有效監(jiān)控。雖然目采取三維激光掃描技術(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)，然而因受到掃描速率與距離等因素的不良干擾，加之技術(shù)價(jià)格昂貴，因而無(wú)法使其廣泛應(yīng)用[4]。而當(dāng)引入無(wú)人技術(shù)后，可對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，為實(shí)現(xiàn)露天礦邊坡工程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制提供可靠保障。

1.4對(duì)露天開(kāi)采生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行智能化管理

近年來(lái)智能化露天礦獲得較大的發(fā)展，其建設(shè)要求以模型進(jìn)行精細(xì)化的生產(chǎn)管理，但對(duì)于傳統(tǒng)模型而言，需要較長(zhǎng)的更新周期，且并未包含較多的信息，僅能實(shí)施概率性的生產(chǎn)計(jì)劃，未具有良好的時(shí)效性，從而無(wú)法滿(mǎn)足智能化建設(shè)需求。露天開(kāi)采是露天采場(chǎng)三維地理空間信息在時(shí)間維度上動(dòng)態(tài)變更的過(guò)程，使得露天礦智能化生產(chǎn)管理需要同時(shí)具備“三維性”與“時(shí)間動(dòng)態(tài)性”特點(diǎn)。當(dāng)引入無(wú)人機(jī)技術(shù)后，管理人員可將時(shí)間維作為主線，將無(wú)人機(jī)測(cè)得的三維模型及其演變所形成的模型序列納入至?xí)r間維度中進(jìn)行管理，形成動(dòng)態(tài)三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，便于管理人員與技術(shù)人員進(jìn)行量測(cè)及空間分析。在開(kāi)采人員實(shí)施開(kāi)采作業(yè)時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠獲得一手信息，從而便于管理人員對(duì)作業(yè)進(jìn)度、環(huán)節(jié)接續(xù)關(guān)系、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，進(jìn)而能夠及時(shí)調(diào)整決策，使工作效率得到極大的提升;在露天礦閉坑后，可將其作為歷史的載體，形成露天礦的時(shí)空檔案館。

1.5露天開(kāi)采生態(tài)修復(fù)與復(fù)墾技術(shù)

對(duì)于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)而言，礦區(qū)土地復(fù)墾是主要的選擇方式，可在較大程度上使人地矛盾得到良好的緩解，并確保生態(tài)環(huán)境得到有效的恢復(fù)。在傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)模式中，衛(wèi)星影像使其獲得數(shù)據(jù)的主要方式，但由于傳統(tǒng)方式無(wú)法獲得精確的影像數(shù)據(jù)，且無(wú)法及時(shí)更新，導(dǎo)致修復(fù)工作存在較大的難題[5]。而當(dāng)使用無(wú)人機(jī)技術(shù)后，則可獲得清晰的圖像資料，并且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新，從而對(duì)傳統(tǒng)方式的不足進(jìn)行有彌補(bǔ)。

2.無(wú)人機(jī)技術(shù)在露天礦應(yīng)用的問(wèn)題及解決方式

2.1氣象條件

露天礦多位于山區(qū)，因未具有穩(wěn)定的氣候條件，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)較易受到溫度、雨雪、雷電等情況的不良影響，從而會(huì)在較大程度上對(duì)無(wú)人機(jī)的野外作業(yè)產(chǎn)生較大的阻礙。對(duì)此，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)野外作業(yè)前需要與氣象部門(mén)進(jìn)行聯(lián)系，以便能夠獲得當(dāng)時(shí)的天氣情況，并結(jié)合露天礦區(qū)的實(shí)際情況，從而決定作業(yè)的時(shí)間與頻度，便于獲得良好的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

2.2續(xù)航時(shí)間與安全風(fēng)險(xiǎn)

經(jīng)觀察顯示，會(huì)有較多因素對(duì)無(wú)人機(jī)的航程與續(xù)航時(shí)間產(chǎn)生不良影響，例如自重、有效載荷、飛行速度等，因此無(wú)法準(zhǔn)確的估量無(wú)人機(jī)的航程與續(xù)航時(shí)間。面對(duì)此種情況，在作業(yè)前，技術(shù)人員需要在無(wú)人機(jī)最大荷載的情況下對(duì)其續(xù)航時(shí)間進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)進(jìn)行作業(yè)范圍與路線的制定，從而能夠順利完成測(cè)繪作業(yè)，提升無(wú)人機(jī)的有效利用率。

2.3法規(guī)政策

雖然近年來(lái)我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)獲得了較大的發(fā)展，但國(guó)家也開(kāi)始從諸多不同方面加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)的管理，出臺(tái)了一系列的法律法規(guī)。例如對(duì)于國(guó)能寶日希勒露天礦附近而言，其附近有海拉爾機(jī)場(chǎng)，雖然能夠解除對(duì)無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域的限制，但依據(jù)相關(guān)規(guī)定可知，無(wú)人機(jī)的最大相對(duì)航高為120m，若超過(guò)該距離，則需要向當(dāng)?shù)乜哲娚暾?qǐng)空域，同時(shí)操控人員需要獲取國(guó)家認(rèn)可的飛行員證，若未能夠達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，則無(wú)法進(jìn)行有效的操控[6]。

3.總結(jié)

作為一種新型、全方位的感知技術(shù)，無(wú)人機(jī)技術(shù)已在諸多大型露天礦獲得了較為廣泛地應(yīng)共同也能夠范圍。無(wú)人機(jī)技術(shù)在大型露天礦的應(yīng)用是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的交叉應(yīng)用研究，通過(guò)借鑒在其它領(lǐng)域獲得的成熟經(jīng)驗(yàn)，無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠在較大程度上實(shí)現(xiàn)露天礦山綠色、安全、高效的發(fā)展目標(biāo)。使用無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)大型露天礦進(jìn)行測(cè)繪，能夠獲得高效、精確地構(gòu)建露天礦山地表三維模型，在較大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪方式的不足。然而通過(guò)實(shí)踐表明，無(wú)人機(jī)技術(shù)雖然具有良好的應(yīng)用效果，然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)人機(jī)也會(huì)受到較多因素的不良影響與干擾，從而使其進(jìn)一步的應(yīng)用受到一定的限制，對(duì)此在露天礦山的應(yīng)用過(guò)程中，需要將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)與相關(guān)的高新技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合。

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