Крупнейшие горнодобывающие компании мира вкладывают огромные ресурсы в поиск технологических решений для повышения эффективности, повышения безопасности и оптимизации своих процессов.
Дроны становятся неотъемлемым инструментом в этой трансформации, заменяя классический подход в сборе информации, при этом значительно сокращая время и требуемую рабочую силу. В Украине первым системным примером внедрения беспилотных технологий в добывающую промышленность стал опыт сотрудничества DroneUA — Ferrexpo.
DroneUA начали сотрудничество с крупнейшей швейцарской компанией на территории Украины — Ferrexpo.В рамках проекта, было выполнено первое системное внедрение беспилотных технологий на горнодобывающем предприятии в Украине.
Компания Ferrexpo — швейцарская компания с активами в Украине, является крупнейшим добывающим предприятием на территории нашей страны с тремя горно-обогатительными комбинатами и общим доходом в размере $1,197 млрд за 2017 год.
Быть первыми
Ferrexpo — лидер в своем сегменте, и первая горнодобывающая компания в Украине, которая приняла решение комплексного внедрения беспилотных технологий на предприятии. “Это не только поставка оборудования или обучение персонала — речь идет о системном внедрении беспилотных технолоий в бизнес процессы предприятия, начиная от формирования новых должностных инструкций до интеграции проекта в информационную среду компании” — утверждает Татьяна Кондратенко, руководитель проектов геодезии DroneUA.
В рамках проекта кроме подбора и поставки необходимого оборудования, была проработана методика выполнения работ на территории карьера с беспилотников, проведено комплексное обучение сотрудников горно-обогатительного комбината по выполнению съемки и обработке полученных данных.
Основной задачей в реализации проекта стало формирование эталона по внедрению БПЛА в предприятие добывающей промышленности.
Для DroneUA это не первый опыт полного внедрения БПЛА в промышленность. Компания реализовала сотни кейсов в других отраслях, однако в добывающей промышленности кейс DroneUA- Ferrexpo стал первым примером системного внедрения.
Цели внедрения беспилотных технологий на предприятии
“Сегодня использование БПЛА в карьерах – это прочно установившаяся практика среди лидеров отрасли, которая позволяет отказаться от использования человеческих ресурсов при выполнении работ в наиболее опасных местах и является более точным инструментом для сбора критической информации” — рассказывает Александр Тубальцев, главный горняк Еристовского ГОКа компании Ferrexpo.
Основная задача на предприятии которую нужно решить с помощью БПЛА — минимизация действий персонала в промышленной зоне во время непрерывных работ крупной техники. К примеру, остановка всей рабочей техники во время работ на карьере до 30 минут — это убыток в десятки тысяч долларов. Поставить производственные процессы на паузу не всегда возможно и нужно оперативно решить возникшую проблему.
“Конечно, полностью исключить человеческий фактор сложно, но благодаря инновациям все самые трудоемкие и опасные задачи можно поручить дронам” — объясняет сооснователь DroneUA, Февзи Аметов
Этапы проекта
Решение оптимизации работ с помощью БПЛА позволит полностью исключить риски, которые возникают в подобных случаях, кроме того позволит в сжатые сроки выполнить съемку большего объема. Подготовка и выполнение работ в рамках проекта проводилось в несколько этапов:
1. Выбор оборудования способного стабильно работать в условиях предприятия
Основными сложностями эксплуатации оборудования на территории горно-обогатительного комбината (ГОКа) является:
- наличие магнитных аномалий, что влияет на компас большинства дронов и соответственно становится невозможным выполнение полетов в автоматическом режиме, что несет определенные риски;
- необходимость эксплуатации оборудования в пыльной среде;
- устойчивость при сильном ветре;
- возможность работы при отрицательных температурах, т.к. выработка не останавливается в зимнее время года.
Всем этим условиям соответствует дрон серии Matrice 210 RTK. В то же время, в мире не существовало подтвержденной практики использования подобного оборудования на глубине более 400 метров. DroneUA стали первой компанией, которая провела успешные тесты полетов в ручном и полностью автоматических режимах на территории Полтавского ГОКа, с самой глубокой отметки -410м. Работы, которые выполнялись на территории Еристовского ГОКа, самая глубокая отметка которого составляет 170 м также были выполнены.
Отдельным преимуществом стоит отметить наличие курсовой камеры у Matrice 210 RTK, благодаря которой есть возможность контролировать близость квадрокоптера к бортам карьера.
2. Проработка методики безопасного выполнения работ
На добывающих предприятиях особое внимание отводится технике безопасности выполнения работ, и неспроста, ведь работы проводятся в условиях повышенной опасности. Использование технологии дронов должно гармонично вписываться в существующие нормы по технике безопасности и предусматривать новые правила и инструкции по использованию данного вида оборудования.
Предложенные меры безопасности:
- При тестировании были выбраны и опробованы площадки для взлета, которые будут впоследствии использованы как единственные разрешенные для выполнения этого рода работ.
- Для исключения необходимости снижения высоты в самых глубоких частях карьера, было рекомендовано использование объектива с большим фокусным расстоянием.
3. Сравнение съемки, полученной традиционным методом и с помощью дронов
Было выбрано 2 типа участков, на которых выполнялось сравнение точности данных, полученных традиционных методов маркшейдерской съемки и на основании фотограмметрической обработки данных, полученных с дронов. Данный этап является крайне важным, т.к. именно на нем принимается решение о том подходят полученные типы данных и точность для дальнейших работ. Выполняется оценка эффективности работ, а соответственно и целесообразности внедрения технологии.
4. Проведение обучения операторов БПЛА
Не менее ответственный этап. Использование БПЛА во время маркшейдерских работ сложный и ответственный процесс, несмотря на легкость и простоту в управлении самого дрона. По этому подготовке и обучению пилотированию дроном уделили много времени. Сотрудников компании обучили правилам подготовки и безопасности во время полетов, ознакомили с техниками полетов на дроне и основными факторами влияния на работу дрона во время полета.
5. Обучение по обработке полученных данных
Получить данные с дрона — это только половина работы. Следующий этап — обработка данных. На базе DroneUA существует собственный центр обработки данных, кроме того сотрудники компании прошли сертификацию по использованию программного продукта Pix4d. На сегодня Pix4d — лидер среди программных обеспечений по обработке данных с дронов на мировом рынке. Отдельное внимание уделялось форматам экспортируемых файлов и их дальнейшее использование в программном обеспечении.
6. Разработка документации по технике безопасности при работе с дронами
Документирование правил техники безопасности по эксплуатации заслуживает отдельного места среди прочих этапов по комплексному внедрению технологии дронов на предприятии, т.к. предприятии горнодобывной промышленности являются объектами с повышенным уровнем рисков для жизни и труда работников. Команда DroneUA разработала концепцию документа по Охране Труда, наличие которого является обязательным на каждом предприятии, и означает легализацию и установленные правила использования БПЛА технологий на предприятии. Что может быть основой документа для других компания горнодобывной отрасли в Украине.
Пример выполнение работ на Еристовском карьере
Задачи проекта
- Съемка карьера с дрона в автоматическом режиме
- Сравнение точности разных методов съемки: традиционные методы съемки vs съемка с дрона
- Рекомендации и методология съемки
- Интеграция данных в существующие программные продукты, экспорт
Оценка точности
При оценке точности полученных результатов по контрольным точкам (4 шт.), средняя квадратическая погрешность составила:
Ошибка по оси Х: 0,02м
Ошибка по оси Y: 0,03м.
Ошибка по оси Z: 0.06м
При сравнении с традиционным методом съемки были сравнены абсолютные отклонения по высоте между поверхностью, полученной на основании фотографий с дрона и отметок, полученными с помощью RTK-ровера. Количество точек, по которым выполнялось сравнение 959 шт., результаты этого сравнения отображены на гистограмме ниже.
Типы экспортируемых данных:
В результате обработки данных в программе Pix4d возможно получение 2д и 3д файлов, которые могут быть импортированы в стороннее программное обеспечение для дальнейшей работы.
- Ортофотоплан (Geotiff)
- Облако точек (LAS)
- Сетка высот (XYZ)
- Растровая модель поверхности (GeoTiff)
- Структурные линии (dxf) и др
3D МЕSH Еристовского карьера
DroneUA_Ferrexpo by droneua on Sketchfab
Второй объект на котором проводились работы — склад руды
Характеристика объекта:
Задачи проекта
- Съемка склада в автоматическом режиме
- Сравнение разных методов съемки
- Рекомендации и методология съемки
- Интеграция данных в существующие программные продукты, экспорт
Результаты работ
В результате была получена поверхность, которая импортировалась в ПО, которое на сегодня используется для подсчета объемов (Surpac, AutoCAD Civil 3d, K-mine). Уровень детализации полученной поверхности, а именно получение координат точек даже в труднодоступных участках, значительно упрощает процесс получения данных, и дает возможность получить более детальную модель поверхности для подсчета объемов.
DroneUA решили задачи
- Безопасности людей (исключение персонала из промышленной зоны);
- Обеспечили беспрерывность работы карьерной техники;
- Оптимизировали производственные процессы
(меньше людей — больше площадь съемки); - Повысили скорость измерений;
- Улучшили качество съемки (объемная, миллионы точек измерений);
- Автоматизировали процесс съемки (навигация по маршруту);
- Создали документацию, минимизировали влияние человеческого фактора.
“Маркшейдерская съемка склада, который занимает большую площадь и имеет неодинаковое заполнение по площади и по высоте, с помощью БПЛА будет выполнена на 90% быстрее и безопаснее, чем человеком, которому пришлось бы обойти всю территорию склада пешком с маркшейдерским прибором и замерить не только площадь, но и разные высоты материала на складе” — отмечает Александр Тубальцев.
Данный проект Ferrexpo и DroneUA — это первая системная интеграция БПЛА на добывающих предприятиях в Украине и эталонный кейс для всего рынка.
Информация об участниках проекта
Ferrexpo — компания специализируется на производстве и экспорте железорудных окатышей. Является крупнейшим экспортером окатышей в СНГ. Основной актив компании находится в Украине – ОАО «Полтавский горно-обогатительный комбинат» (ОАО «ПГОК»). Штаб-квартира расположена в Швейцарии. Основными потребителями продукции являются компании из Австрии, Сербии, Словакии, Чехии, Германии и других европейских стран, а также Китая, Индии, Японии и других стран АТР (Азиатско-Тихоокеанского региона).
DroneUA — ведущий интегратор беспилотных технологий на рынке Украины. Компания ведет свою деятельность в сферах, энергетики и нефтегазовой промышленности, а также в сферах геодезии и топографии. Основными направлениями работы Drone.UA являются, разработка и внедрение отраслевых решений, основанных на технологии дронов, предоставление услуг, с использованием БПЛА, а также обработка получаемых с помощью беспилотников данных. Технологии Drone.UA используются на более чем 3.1 млн. га посевных площадей Украины.
