Ogólnie rzecz biorąc, podziemne kopalnie znajdują się na rozległych i odległych obszarach górskich, co sprawia, że monitorowanie operacji kopalnianych i powiązanej infrastruktury jest niezwykle trudne i wymaga dużej siły roboczej.
Gromadzenie danych geotechnicznych z tych trudno dostępnych lub niedostępnych regionów, mapowanie geologii inżynierskiej lub charakterystyka terenu oraz pomiar parametrów atmosferycznych i stężenia gazu zawsze stanowią wyzwanie dla górników przy użyciu tradycyjnych metod, które są czasochłonne i kosztowne.
Dzisiejsze drony, wyposażone w różnego rodzaju czujniki, przydają się górnikom do bezpiecznego wykonywania większości niebezpiecznych zadań w podziemnych kopalniach, takich jak monitorowanie, pomiary, mapowanie środowiska oraz dostarczanie materiałów wybuchowych i paczek, co prowadzi do lepszej oceny, planowania strategicznego , koordynacja, zarządzanie i zgodność.
Pomimo znacznych postępów w technologii dronów i wielu potencjalnych zastosowań w podziemnych kopalniach, ich użycie zostało ograniczone z powodu kilku wyzwań, takich jak środowiska pozbawione GPS, ograniczone przestrzenie, brak sygnału bezprzewodowego, koncentracja pyłów i gazów oraz ogólnie trudne warunki .
W tym poście przedstawimy niektóre z typowych wyzwań i potencjalnych rozwiązań związanych z wykorzystaniem technologii dronów w podziemnych kopalniach.
Ciężkie środowiska podziemne
Trudne warunki podziemne stanowią kilka przeszkód dla latających dronów. Ograniczona przestrzeń, ciepło i wilgotność, ograniczona widoczność, prędkość powietrza, stężenie pyłu, słabe oświetlenie i brak systemu komunikacji bezprzewodowej utrudniają operatorowi latanie dronem w obszarach podziemnych. Co więcej, dostęp do niedostępnych, a nawet niebezpiecznych miejsc w podziemnych kopalniach jest praktycznie niemożliwy dla operatora dronów.
Aby rozwiązać ten problem, drony powinny być odporne na kolizje. Poza tym dron powinien być w stanie wykrywać i omijać przeszkody podczas lotu. Powinien również tolerować trudne warunki w podziemnych kopalniach i latać w dużym pyle i dymie. Powinna być wodoszczelna, pyłoszczelna, odporna na wstrząsy i powinna być odporna na zmiany ciśnienia, temperatury i wilgotności na terenie kopalni. Jako minimum, dron powinien mieć w pełni autonomiczną nawigację w środowisku całkowicie pozbawionym sygnału GPS i bez oświetlenia innego niż to, które zapewnia dron.
Propagacja sygnału
Istnieje potrzeba płynnego połączenia sygnału radiowego między dronem a pilotem, aby latać dronem. Ze względu na obecność przeszkód i środowiska, które nieustannie pochłania energię sygnału, propagacja sygnału stała się znaczącym wyzwaniem przy stosowaniu dronów w podziemnych kopalniach. Jeśli dron leci daleko w podziemiach, traci sygnał, a co za tym idzie, nie może wrócić do punktu rozmieszczenia. Ponieważ podziemne kopalnie stale się powiększają, obszar zasięgu komunikacji zwiększa się w miarę kontynuowania operacji, co stwarza wyzwanie dla drona, aby pokryć całą kopalnię podczas regularnych operacji roboczych i sytuacji awaryjnych.
Aby temu zaradzić, z dronem należy zintegrować system transmisji. Dzięki temu dron może latać daleko do zakrzywionych w dół podziemnych przejść i tuneli bez utraty sygnału. Powinien również wysyłać stały strumień wideo tego, co nagrywa kamera drona.
Żywotność baterii
Żywotność baterii jest kolejnym czynnikiem ograniczającym, ponieważ może ograniczyć czas lotu. W wielu przypadkach konieczna jest wymiana baterii, aby wydłużyć czas lotu. Sytuacja pogodowa w podziemnych kopalniach również może wpływać na żywotność baterii. Zazwyczaj drony działają na baterii i zużywają energię do zawisu, połączenia bezprzewodowego, przetwarzania danych i obrazu. Dodatkowo wilgoć lub wyciek wody uszkadzają elementy elektroniczne drona i zakłócają komunikację między dronem a jego kontrolerem. Niektóre drony wykorzystują hybrydowe systemy zasilania (tj. akumulatory i silnik spalinowy) do wykonywania dłuższych misji. Ze względu na ograniczenia mocy należy podjąć decyzję, czy analiza danych i obrazu powinna być przeprowadzana na pokładzie w czasie rzeczywistym, czy w trybie offline, aby zmniejszyć zużycie energii. Ze względu na obecność metanu i potencjalne zagrożenie wybuchem/pożarem bateria i czujniki elektroniczne muszą być izolowane.
Wniosek
Jak wspomniano, korzystanie z dronów w podziemnych środowiskach wiąże się z wieloma wyzwaniami. Aby sprostać wszystkim tym wyzwaniom, istnieje potrzeba zaprojektowania zoptymalizowanego drona — najlepiej drona wiropłatów (podobnego do helikopterów) z możliwością zawisu i dużą zwrotnością w każdym kierunku, w poziomie i w pionie.