Найбільші гірничодобувні компанії світу вкладають величезні ресурси у пошук технологічних рішень підвищення ефективності, підвищення безпеки та оптимізації своїх процесів.
Дрони стають невід'ємним інструментом у цій трансформації, замінюючи класичний підхід у зборі інформації, значно скорочуючи час і необхідну робочу силу. В Україні першим системним прикладом впровадження безпілотних технологій у видобувну промисловість став досвід співпраці DroneUA – Ferrexpo.
DroneUA розпочали співпрацю з найбільшою швейцарською компанією на території України - Ferrexpo . У рамках проекту було виконано перше системне впровадження безпілотних технологій на гірничодобувному підприємстві України.
Компанія Ferrexpo — швейцарська компанія з активами в Україні, є найбільшим видобувним підприємством на території нашої країни із трьома гірничо-збагачувальними комбінатами та загальним доходом у розмірі $1,197 млрд за 2017 рік.
Бути першими
Ferrexpo - лідер у своєму сегменті, і перша гірничодобувна компанія в Україні, яка ухвалила рішення комплексного впровадження безпілотних технологій на підприємстві. "Це не тільки постачання обладнання або навчання персоналу - йдеться про системне впровадження безпілотних технологій у бізнес-процеси підприємства, починаючи від формування нових посадових інструкцій до інтеграції проекту в інформаційне середовище компанії" - стверджує Тетяна Кондратенко, керівник проектів геодезії DroneUA.
В рамках проекту крім підбору та постачання необхідного обладнання, було опрацьовано методику виконання робіт на території кар'єру з безпілотників, проведено комплексне навчання співробітників гірничо-збагачувального комбінату з виконання зйомки та обробки отриманих даних.
Основним завданням у реалізації проекту стало формування зразка щодо впровадження БПЛА у підприємство добувної промисловості.
Для DroneUA це не перший досвід повного впровадження БПЛА у промисловість. Компанія реалізувала сотні кейсів в інших галузях, однак у добувній промисловості кейс DroneUA-Ferrexpo став першим прикладом системного впровадження.
Цілі впровадження безпілотних технологій на підприємстві
“Сьогодні використання БПЛА в кар'єрах – це міцна практика серед лідерів галузі, яка дозволяє відмовитися від використання людських ресурсів при виконанні робіт у найбільш небезпечних місцях і є більш точним інструментом для збирання критичної інформації” – розповідає Олександр Тубальцев, головний гірник Єристівського ГЗК компанії Ferrexpo .
Основне завдання на підприємстві, яке потрібно вирішити за допомогою БПЛА, — мінімізація дій персоналу в промисловій зоні під час безперервних робіт великої техніки. Наприклад, зупинка усієї робочої техніки під час робіт на кар'єрі до 30 хвилин — це збиток у десятки тисяч доларів. Поставити виробничі процеси на паузу не завжди можливо і потрібно оперативно вирішити проблему.
"Звичайно, повністю виключити людський фактор складно, але завдяки інноваціям усі найтрудомісткіші та найнебезпечніші завдання можна доручити дронам" - пояснює співзасновник DroneUA, Февзі Аметов
Етапи проекту
Рішення оптимізації робіт за допомогою БПЛА дозволить повністю виключити ризики, що виникають у подібних випадках, крім того дозволить у стислий термін виконати зйомку більшого обсягу. Підготовка та виконання робіт у рамках проекту проводилось у кілька етапів:
1. Вибір обладнання здатного стабільно працювати в умовах підприємства
Основними складнощами експлуатації обладнання на території гірничо-збагачувального комбінату (ГЗК) є:
- наявність магнітних аномалій, що впливає на компас більшості дронів і, відповідно, стає неможливим виконання польотів в автоматичному режимі, що несе певні ризики;
- необхідність експлуатації обладнання в запиленому середовищі;
- стійкість за сильного вітру;
- можливість роботи за негативних температурах, т.к. виробіток не зупиняється в зимову пору року.
Всім цим умовам відповідає дрон серії Matrice 210 RTK. У той же час у світі не існувало підтвердженої практики використання такого обладнання на глибині понад 400 метрів. DroneUA стали першою компанією, яка провела успішні тести польотів у ручному та повністю автоматичних режимах на території Полтавського ГЗК, з найглибшої позначки -410м. Роботи, які виконувались на території Єристівського ГЗК, найглибша позначка якого складає 170 м, також були виконані.
Окремою перевагою варто відзначити наявність курсової камери Matrice 210 RTK, завдяки якій є можливість контролювати близькість квадрокоптера до бортів кар'єру.
2. Опрацювання методики безпечного виконання робіт
На видобувних підприємствах особлива увага приділяється техніці безпеки виконання робіт, і недарма, адже роботи проводяться в умовах підвищеної небезпеки. Використання технології дронів має гармонійно вписуватися в існуючі норми з техніки безпеки та передбачати нові правила та інструкції щодо використання цього виду обладнання.
Запропоновані заходи безпеки:
- Під час тестування було обрано та випробувано майданчики для зльоту, які будуть згодом використані як єдині дозволені для виконання цього роду робіт.
- Для виключення необхідності зниження висоти в найглибших частинах кар'єру було рекомендовано використання об'єктива з великою фокусною відстанню.
3. Порівняння зйомки, отриманої традиційним методом та за допомогою дронів
Було вибрано 2 типи ділянок, на яких виконувалось порівняння точності даних, отриманих традиційних методів маркшейдерської зйомки та на підставі фотограмметричної обробки даних, отриманих з дронів. Цей етап є вкрай важливим, т.к. саме на ньому приймається рішення про те, що підходять отримані типи даних і точність для подальших робіт. Виконується оцінка ефективності робіт, відповідно і доцільності впровадження технології.
4. Проведення навчання операторів БПЛА
Так само відповідальний етап. Використання БПЛА під час маркшейдерських робіт складний та відповідальний процес, незважаючи на легкість та простоту в управлінні самого дрону. З цієї підготовки та навчання пілотуванню дроном приділили багато часу. Співробітників компанії навчили правилам підготовки та безпеки під час польотів, ознайомили з техніками польотів на дроні та основними факторами впливу на роботу дрону під час польоту.
5. Навчання з обробки отриманих даних
Отримати дані з дрону – це лише половина роботи. Наступний етап – обробка даних. На базі DroneUA існує власний центр обробки даних, крім того, співробітники компанії пройшли сертифікацію з використання програмного продукту Pix4d. На сьогодні Pix4d - лідер серед програмних забезпечення з обробки даних із дронів на світовому ринку. Окрема увага приділялася форматам експортованих файлів та їх подальше використання у програмному забезпеченні.
6. Розробка документації з техніки безпеки під час роботи з дронами
Документування правил техніки безпеки з експлуатації заслуговує на окреме місце серед інших етапів з комплексного впровадження технології дронів на підприємстві, т.к. підприємстві гірничодобувної промисловості є об'єктами з підвищеним рівнем ризиків для життя та праці працівників. Команда DroneUA розробила концепцію документа щодо Охорони Праці, наявність якого є обов'язковою на кожному підприємстві, і означає легалізацію та встановлені правила використання БПЛА технологій на підприємстві. Що може бути основою документу для інших компаній гірничодобувної галузі в Україні.
Приклад виконання робіт на Єристівському кар'єрі
Завдання проекту
- Зйомка кар'єру з дрону в автоматичному режимі
- Порівняння точності різних методів зйомки: традиційні методи зйомки vs зйомка з дрону
- Рекомендації та методологія зйомки
- Інтеграція даних у існуючі програмні продукти, експорт
Оцінка точності
При оцінці точності отриманих результатів за контрольними точками (4 шт.) середня квадратична похибка склала:
Помилка осі Х: 0,02м
Помилка осі Y: 0,03м.
Помилка осі Z: 0.06м
При порівнянні з традиційним методом зйомки були порівняні абсолютні відхилення по висоті між поверхнею, отриманою на підставі фотографій з дрону та відміток, отриманими за допомогою RTK-роверу. Кількість точок, якими виконувалося порівняння 959 шт., результати цього порівняння відображені на гістограмі нижче.
Типи даних, що експортуються:
В результаті обробки даних у програмі Pix4d можливе отримання 2д та 3д файлів, які можуть бути імпортовані у стороннє програмне забезпечення для подальшої роботи.
- Ортофотоплан (Geotiff)
- Хмара точок (LAS)
- Сітка висот (XYZ)
- Растрова модель поверхні (GeoTiff)
- Структурні лінії (dxf) та ін.
3D МЕSH Єристовського кар'єру
DroneUA_Ferrexpo by droneua on Sketchfab
Другий об'єкт, на якому проводилися роботи, — склад руди.
Характеристика об'єкта:
Завдання проекту
- Зйомка складу в автоматичному режимі
- Порівняння різних методів зйомки
- Рекомендації та методологія зйомки
- Інтеграція даних у існуючі програмні продукти, експорт
Результати робіт
В результаті була отримана поверхня, яка імпортувалася в програмне забезпечення, яке на сьогодні використовується для підрахунку обсягів (Surpac, AutoCAD Civil 3d, K-mine). Рівень деталізації отриманої поверхні, саме отримання координат точок навіть у важкодоступних ділянках, значно спрощує процес отримання даних, і дозволяє отримати більш детальну модель поверхні для підрахунку обсягів.
DroneUA вирішили завдання
- Безпеки людей (виключення персоналу із промислової зони);
- Забезпечили безперервність роботи кар'єрної техніки;
- Оптимізували виробничі процеси
(менше людей — більша площа зйомки); - Підвищили швидкість вимірів;
- Поліпшили якість зйомки (об'ємна, мільйони точок вимірів);
- Автоматизували процес зйомки (навігація за маршрутом);
- Створили документацію, мінімізували вплив людського чинника.
“Маркшейдерська зйомка складу, що займає велику площу та має неоднакове заповнення по площі та за висотою, за допомогою БПЛА буде виконана на 90% швидше та безпечніше, ніж людиною, якій довелося б обійти всю територію складу пішки з маркшейдерським приладом та заміряти не лише площу , але й різні висоти матеріалу на складі” – зазначає Олександр Тубальцев.
Даний проект Ferrexpo та DroneUA – це перша системна інтеграція БПЛА на добувних підприємствах в Україні та еталонний кейс для всього ринку.
Інформація про учасників проекту
Ferrexpo - компанія спеціалізується на виробництві та експорті залізорудних котунів. Є найбільшим експортером котунів у СНД. Основний актив компанії знаходиться в Україні – ВАТ «Полтавський гірничо-збагачувальний комбінат» (ВАТ «ПГЗК»). Штаб-квартира розташована у Швейцарії. Основними споживачами продукції є компанії Австрії, Сербії, Словаччини, Чехії, Німеччини та інших європейських країн, а також Китаю, Індії, Японії та інших країн АТР (Азіатсько-Тихоокеанського регіону).
DroneUA – провідний інтегратор безпілотних технологій на ринку України. Компанія веде свою діяльність у сферах, енергетики та нафтогазовій промисловості, а також у сферах геодезії та топографії. Основними напрямками роботи Drone.UA є розробка та впровадження галузевих рішень, заснованих на технології дронів, надання послуг з використанням БПЛА, а також обробка даних, що одержуються за допомогою безпілотників. Технології Drone.UA використовуються на понад 3.1 млн. га посівних площ України.
