無人機技術在我國大型露天礦的應用及發展探討

張學禎

摘要：相比于其他小型礦山，大型露天礦存在較為復雜的情況，因而較難對其進行相關的測繪，面對此種情況，需要采取有效的措施進行改進。目前我國開始應用無人機技術，能夠獲得較好的效果。但通過觀察顯示，無人機技術在露天礦生產管理中仍然存在一定的問題，采用及時進行解決，以確保無人機技術能夠獲得更佳的運用效果。本文將論述無人機技術在露天礦的應用范圍、無人機技術在露天礦應用的問題及解決方式。

關鍵詞：無人機技術;大型露天礦;應用及發展

近年來無人機技術已在我國諸多領域均獲得廣泛應用。對于露天礦而言，其主要存在生產范圍大、空間變化快、人員在開放空間中進行重復性持續性作業勞動的特點，對于管理人員，若單純依靠常規人力，則無法進全方面的地質測繪、施工監控、安全監管，使得生產作業存在較大安全隱患，對此我國開始引入無人機技術，能夠對上述不足與問題進行有效的解決[1]。

1.無人機技術在露天礦的應用范圍

1.1對露天開采設備進行安全巡檢

露天礦中存在諸多大型設備，只有確保設備正常運行，才能夠提升礦產量，因此需要加強對設備的安全巡檢。在傳統方式中，人工徒步巡檢是主要的巡檢方式，通過實踐觀察可知，該種方式不僅會在較大程度上增加勞動強度，降低巡檢效率，同時無法明確設備存在的所有安全隱患情況，從而導致巡檢效果較差[2]。

當采取無人機巡檢方式后，可在較大程度上對上述問題進行解決。管理人員可事先對巡檢路線進行設定，以便能夠對大型設備進行有效的巡檢。在巡檢時，通過搭載的紅外熱成像相機能夠對設備的溫度、流體介質泄漏、火災煙霧等情況進行有效的識別;通過搭載的傾斜攝影相機構建采場實景三維模型，能夠對設備的作業情況進行清晰的觀察，從而能夠及時應對安全隱患問題，確保設備的正常運行。

1.2露天礦工程測繪

露天礦生產過程即為大型土石方移運工程，技術人員主要的管理內容即為對采場、排土場工作面的空間位置、計算工程量進行隨時準確測定。無人機技術具有較高的靈活性與高效性，當使用該技術后能夠完全取代人工作業，不僅能夠確保測繪人員的安全，同時還能夠獲得較為完整地數據信息，從而能夠為管理人員提供可靠的信息，便于其調整生產計劃[3]。在科技技術獲得大力發展的當下，傳統測繪方式已無法滿足技術需求，然而當使用無人機技術后能夠對上述缺陷與不足進行有效的彌補，使露天礦測量智能化得到初步的實現。

1.3對露天開采邊坡工程予以動態監測與控制

隨著開采深度的不斷增加，邊坡角度也隨之增大，若無法確保邊坡的穩定性，則會較大程度上增加礦山的安全隱患。由于受到自然環境的影響，加之存在復雜的采礦工藝，若單純使用傳統測繪方式則無法實現對邊坡工程的有效監控。雖然目采取三維激光掃描技術實施監測，然而因受到掃描速率與距離等因素的不良干擾，加之技術價格昂貴，因而無法使其廣泛應用[4]。而當引入無人技術后，可對上述問題進行有效的解決，為實現露天礦邊坡工程的動態監測與控制提供可靠保障。

1.4對露天開采生產調度進行智能化管理

近年來智能化露天礦獲得較大的發展，其建設要求以模型進行精細化的生產管理，但對于傳統模型而言，需要較長的更新周期，且并未包含較多的信息，僅能實施概率性的生產計劃，未具有良好的時效性，從而無法滿足智能化建設需求。露天開采是露天采場三維地理空間信息在時間維度上動態變更的過程，使得露天礦智能化生產管理需要同時具備“三維性”與“時間動態性”特點。當引入無人機技術后，管理人員可將時間維作為主線，將無人機測得的三維模型及其演變所形成的模型序列納入至時間維度中進行管理，形成動態三維時空數據庫，便于管理人員與技術人員進行量測及空間分析。在開采人員實施開采作業時，無人機能夠獲得一手信息，從而便于管理人員對作業進度、環節接續關系、設備的運行狀態進行準確掌握，進而能夠及時調整決策，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，形成露天礦的時空檔案館。

1.5露天開采生態修復與復墾技術

對于礦區生態修復而言，礦區土地復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，并確保生態環境得到有效的恢復。在傳統的生態修復模式中，衛星影像使其獲得數據的主要方式，但由于傳統方式無法獲得精確的影像數據，且無法及時更新，導致修復工作存在較大的難題[5]。而當使用無人機技術后，則可獲得清晰的圖像資料，并且能夠對數據進行及時更新，從而對傳統方式的不足進行有彌補。

2.無人機技術在露天礦應用的問題及解決方式

2.1氣象條件

露天礦多位于山區，因未具有穩定的氣候條件，導致無人機較易受到溫度、雨雪、雷電等情況的不良影響，從而會在較大程度上對無人機的野外作業產生較大的阻礙。對此，在進行無人機野外作業前需要與氣象部門進行聯系，以便能夠獲得當時的天氣情況，并結合露天礦區的實際情況，從而決定作業的時間與頻度，便于獲得良好的監測結果。

2.2續航時間與安全風險

經觀察顯示，會有較多因素對無人機的航程與續航時間產生不良影響，例如自重、有效載荷、飛行速度等，因此無法準確的估量無人機的航程與續航時間。面對此種情況，在作業前，技術人員需要在無人機最大荷載的情況下對其續航時間進行估計，并對進行作業范圍與路線的制定，從而能夠順利完成測繪作業，提升無人機的有效利用率。

2.3法規政策

雖然近年來我國無人機技術獲得了較大的發展，但國家也開始從諸多不同方面加強對無人機的管理，出臺了一系列的法律法規。例如對于國能寶日希勒露天礦附近而言，其附近有海拉爾機場，雖然能夠解除對無人機飛行區域的限制，但依據相關規定可知，無人機的最大相對航高為120m，若超過該距離，則需要向當地空軍申請空域，同時操控人員需要獲取國家認可的飛行員證，若未能夠達到上述標準，則無法進行有效的操控[6]。

3.總結

作為一種新型、全方位的感知技術，無人機技術已在諸多大型露天礦獲得了較為廣泛地應共同也能夠范圍。無人機技術在大型露天礦的應用是跨學科、跨領域的交叉應用研究，通過借鑒在其它領域獲得的成熟經驗，無人機技術能夠在較大程度上實現露天礦山綠色、安全、高效的發展目標。使用無人機技術對大型露天礦進行測繪，能夠獲得高效、精確地構建露天礦山地表三維模型，在較大程度上彌補傳統測繪方式的不足。然而通過實踐表明，無人機技術雖然具有良好的應用效果，然而在實際應用過程中，無人機也會受到較多因素的不良影響與干擾，從而使其進一步的應用受到一定的限制，對此在露天礦山的應用過程中，需要將無人機技術應與相關的高新技術進行有效的結合。

參考文獻：

[1]陳浩，孫健東，陳需，許晨，周宇，王韜，林鈺淇，劉鑫.無人機技術在我國大型露天礦的應用及發展[J].露天采礦技術，2021，36（02）：36-40.

[2]張兵兵，張中雷，廖學燕，孫鈺杰，李波，崔曉榮.輕小型無人機航測技術在露天礦山中的應用現狀與展望[J].中國礦業，2019，28（06）：94-98.

[3]秦秀山，曹輝，王志修，劉鵬.無人機航測技術在露天礦邊坡工程地質調查中的應用[J].有色金屬（礦山部分），2020，72（02）：77-80.

[4]劉軍，王鶴，王秋玲，劉小陽.無人機遙感技術在露天礦邊坡測繪中的應用[J].紅外與激光工程，2016，45（S1）：118-121.

[5]林永成.無人機傾斜攝影測量技術在露天采石場儲量動態監測中的應用[J].質量與市場，2020（07）：46-48.

[6]徐東華，譚金石，蘇一丹.無人機傾斜攝影測量技術在露天礦區監測中的應用研究[J].廣州航海學院學報，2019，27（03）：66-70.