ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ
SENSEFLY EBEE X
ДЛЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
5 минут

время подготовка дрона к полету
500 га

площадь охвата за 90 минут
в 3–6 раз

выше скорость изучения фактического рельефа
3 см

точность ортофотопланов и ЦММ без опорных точек
02
  • Операции, выполняемые с помощью дронов
  • Фотограмметрия
04
  • Этапы БВР
  • Недостатки классической съемки и преимущества использования дронов
  • Выгода от использования дронов
  • Выбор дрона и существующий парк
— 01 —
Рост интереса к технологии воздушной съемки
По оценкам McKinsey, рынок коммерческих дронов превысит $ 31 млрд к 2026 году (для сравнения: в 2017-м объем мирового рынка составил $ 1 млрд). Среди лидеров по внедрению технологии воздушной съемки — строительство, горнодобывающая отрасль, сельское хозяйство.
Источник: DroneDeploy, Commercial Drone Industry Trends, May 2018 (на основе данных исследований потребителей DroneDeploy)
Согласно исследованию DroneDeploy, проведенному среди 140 компаний из более 10 разных индустрий, в 2020 году 53% респондентов планирует инвестировать в беспилотники и ПО, а 23,5% увеличить эту статью расходов вдвое.

Сегодня использование коммерческих дронов и ПО переходит от простого мониторинга к сбору данных с помощью большого количества разных сенсоров и к продвинутой аналитике, в том числе с применением технологии машинного зрения и ИИ.

— 02 —
Применение БПЛА
в горном деле
Горнодобывающая промышленность — одна из лидеров по внедрению дронов в свои технологические процессы. Из материалов аэрофотосъемки получают цифровые двойники карьеров — высокоточные геопривязанные 3D-модели, которые затем преобразуются в маркшейдерские планы и техническую документацию.
С помощью беспилотников стало возможным проводить съемку и собирать пространственные данные в труднодоступных местах и там, где существует опасность для здоровья и жизни персонала. Изображения, полученные во время воздушной съемки, затем используют для фотограмметрической обработки. Фотограмметрия позволяет получать из набора снимков плотные облака точек объекта (набор точек с трехмерными координатами), создавать 3D-модели рельефа и ортофотопланы.

В инженерной геодезии и маркшейдерии результаты обработки используют, чтобы:


  • делать топографические снимки горно-промышленных предприятий и прилегающих территорий;
  • планировать развитие горных работ;
  • проектировать буровзрывные работы;
  • сверять проектную документацию, выданную подрядной организацией, и фактические данные;
  • оценивать объем горных выработок и отвалов.

По оценке экспертов компании KPMG, использование дронов:
  • в 3−6 раз увеличивает скорость изучения фактического рельефа;
  • в 2−4 раза повышает точность измерений.
Важное дополнение к летающим устройствам — создание единого цифрового пространства для хранения и обработки данных, получаемых с аппаратов, чтобы можно было проводить анализ статистики.
Николай Легкодимов, руководитель технологической практики KPMG в России и СНГ


— 03 —
AV Group:
о компании
AV Group — международная компания, один из лидеров среди поставщиков продуктов и услуг в горнодобывающем секторе. Занимает первое место в Российской Федерации по объёму буровзрывных работ.
География работ
Россия, страны СНГ, восточная Европа
Состав ГК
13 предприятий в разных географических и климатических зонах
Ежегодный объем работ
450 млн куб. м взорванной горной массы, более 2400 взрывов
Специализация
Буровзрывные и горные работы, инжиниринг и консалтинг в сфере взрывных работ, производство взрывчатых веществ, транспортировка взорванной горной массы
Клиенты
Более 120 компаний золотодобывающей, угольной, металлургической и строительной отраслей используют комплексный сервис БВР AV Group, среди них «Норильский Никель», Evraz, «Полиметалл», Nordgold, «Северсталь», НЛМК, УГМК, «Полюс», ГК «Петропавловск» и другие.
Один из принципов работы AV Group — технологичность. Компания делает ставку на инновационные технологии и передовое оборудование: она первой внедрила технологию электронного инициирования (электронные системы взрывания) в странах СНГ, а сегодня успешно использует беспилотники и фотограмметрию.
— 04 —
Использование дронов
для буровзрывных работ
Сергей Климов
Руководитель отдела фотограмметрии ООО «Азот Майнинг Сервис»
Благодаря съемке с воздуха сотрудники AV Group получают точные, надежные и оперативные геоданные на протяжении всего цикла работ.
На этапе проектирования мы получаем высокоточную модель карьерного поля предприятия, которая позволяет правильно позиционировать буровые станки и производить бурение скважин в точном соответствии с планом. Далее дроны позволяют проводить мониторинг взрывных работ, а по окончании вычислять объем взорванной горной массы, анализировать ее гранулометрический состав и определять концентрацию вредных газов.

Проведение буровзрывных работ (БВР) можно разделить на шесть этапов:
1
Маркировка и координирование опорных и контрольных точек
2
Аэрофотосъемка с использованием геодезических дронов
3
Фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки в системе координат горного предприятия
4
Проектирование БВР по триангуляционной модели, полученной в результате обработки
5
Анализ параметров развала взорванной горной массы по цифровой модели рельефа, вычисление объема взорванной горной массы
6
Вычисление объема взорванной горной массы
БВР начинаются с проектирования точной сетки скважин для закладки взрывчатого вещества.
Проектирование буро-взрывных работ
Смоделированная схема взрывания скважин
Отклонение фактической высотной отметки устья скважины от проектного значения могли составлять до 3-х метров
До использования дронов специалисты при подготовке БВР использовали классические методы оценки. Они замеряли координаты нескольких точек в карьерном блоке, затем триангулировали поверхность, то есть создавали сеть опорных геодезических пунктов в избранной системе координат. Далее на основе этих данных инженер проектировал сетку скважин. Такой подход не учитывала перепады высот рельефа и его неоднородность. В результате условная высота поверхности, принятая в расчетах, могла не соответствовать действительности: отклонение фактической высотной отметки устья скважины от проектного значения могли составлять до 3-х метров.
Закладка взрывчатого вещества происходила не на той глубине, которая была необходима, и эффективность взрывных работ не совпадала с прогнозом
Буровзрывной компании также необходимо проводить работы с учетом габаритов горной массы, оптимальных для конкретного полезного ископаемого. На карьерном блоке могут быть трещины, которые появились в результате взрывных работ, проводившихся ранее. Классическая наземная съемка с использованием GPS-тарелок не позволяла учитывать характер горной породы и наличие трещин при проектировании БВР, и это могло повлиять на фрагментацию.

Кроме того, на карьерах блоки взрываются каждый день, а иногда — несколько раз в течение суток. Поэтому, если у буровзрывной компании не было результатов съемки до и после взрыва, ей было сложно проверить (иоспорить) точность оценки объема взорванной массы, которую проводила маркшейдерская служба заказчика.

Когда на смену наземной спутниковой съемке и классическим способам оценки пришла съемка с использованием беспилотных комплексов, указанные недостатки в проведении БВР были устранены.

Съемка с воздуха и фотограмметрия позволяют создавать плотное облако точек, которое затем анализируется в специализированном ПО. В результате анализа инженеры «АзотВзрыва»:

  • рассчитывают необходимую глубину скважин;
  • определяют положение верхней и нижней бровок уступа;
  • измеряют расстояние от первого ряда скважин до поверхности откоса уступа.

Все это позволяет уже на этапе планово-высотной подготовки избежать неточности в маркировке опорных точек и спроектировать более выверенную сетку скважин, а следовательно не допустить потенциальных ошибок в дальнейших расчетах.

Полученный с помощью дрона ортофотоплан позволяет учитывать характер горной породы и наличие трещин и таким образом оптимизировать фрагментацию. Еще на стадии проектирования буровзрывных работ компания может идентифицировать основные системы трещин, определить рациональную сетку скважин и выбрать оптимальную схему взрывания и интервалы замедления при работе со взрывчатыми веществами на каменном карьере, чтобы улучшить качество дробления горной массы.

Объем перемещенной массы — один из важных показателей при анализе результатов проведенных работ. Как показывает практика, подсчеты объема взорванной массы при использовании материалов с беспилотных картографических комплексов на 10% точнее, чем при классическом подходе. Данные с БПЛА — достоверный материал для получения точной информации об объемах взрываемого блока, готовой продукции на складе полезного ископаемого и объемов горных выработок.
До 10%
может составлять разница в подсчётах объема, при использовании материалов с беспилотных картографических комплексов

Рассмотрим на конкретном примере
Проект на бурение скважин построен по триангуляционной модели, полученной в результате наземной спутниковой геодезической съемки с набором пикетов через 20 метров. Глубина и сетка скважин заложены с учетом усредненной высотной отметки поверхности блока 1085 метров. На схеме 1 «Различие высот горизонта» можно увидеть фактический диапазон высот поверхности блока, полученный с помощью съемки с беспилотника. Диапазон высот составляет от 1082 до 1087 метров.
Диапазон высот фактической поверхности скважин в отличии от проектной
Различие между фактическими и плановыми координатами скважин
Время на съемку и обработку материалов в случае с дроном и геодезическим приемником примерно одинаковое, но при съемке геодезическим приемником мы получаем всего 125 точек с шагом в 20 метров, и за счет такого усреднения результата съемки цифровая модель получается крайне неточной, а диапазон расхождения высот может достигать трех метров. В то же время при съемке с БПЛА мы получаем плотное облако из 3 млн точек с координатами каждые 20 см.
Сравнение геодезических съемок блока площадью 0,05 кв. км:
Съемка блока после взрывных работ позволяет получить информацию для анализа качества буровзрывных работ и величину смещения горных масс. Максимальную и минимальную отметку высоты и развала горной массы.
Съемка блока до и после взрывных работ
Проведение измерений на основе материалов аэрофотосъемки
Сравнительная высотная статистика 3D-моделей поверхности:
Разница в подсчете объема взорванной горной массы составляет более чем 7500 куб. метров — 300 тыс. рублей на взрыве одного блока
Как видно из таблицы, разница в подсчете объема взорванной горной массы составляет более чем 7500 куб. метров.

Если считать, что стоимость куба взорванной горной массы на ряде предприятий составляет 40 рублей, получается, что заказчик может неправильно оценить выполненный объем работ и недоплатить буровзрывной компании до 300 тыс. рублей на взрыве одного блока. Такой беспилотник как senseFly eBee X окупается примерно за неделю активных БВР.

Полученные в ходе обработки материалов аэрофотосъемки детализированные ортофотопланы помогают определить фрагментационный состав горной массы после проведения БВР.
Задачи, которые AV Group решает с помощью дронов:
1
Определение оптимальных параметров буровзрывных работ
2
Создание 3D-моделей местности и буримых скважин
3
Прогнозирование результатов взрывов сразу по нескольким параметрам:
  • гранулометрический состав: количественное содержания частиц различного размера в горной породе;
  • развал взорванной горной массы: геометрические параметры горной массы после взрыва (чем более плоской остается поверхность после взрыва, тем проще обеспечить безопасный и продуктивный забор горной массы экскаваторным оборудованием);
  • сейсмическое действие массового взрыва;
  • действие ударной воздушной волны и др
Карта деформаций
Карта баланса горных масс
Выбор дрона
Изначально в качестве инструмента аэрофотосъемки AV Group выбрала квадрокоптер DJI Phantom 4. Решающими факторами стали стоимость, простота управления и удобство запуска в ограниченном пространстве. Компании часто нужно снимать небольшие блоки — 100×500 м. Для такой площади квадрокоптера вполне достаточно. С его помощью успешно решали сразу несколько задач: увеличивали скорость планирования работ, сокращали издержки и повышали точность оценки объема выполненных работ.

В 2019 году появилась необходимость проводить съемки большей площади. По расчетам инженеров, на съемку квадрокоптером уходило бы несколько дней, тогда было принято решение приобрести БПЛА типа «летающеекрыло». В ситуации, когда нужно несколько раз в день снимать и оценивать объемы, на первое место выходит производительность дрона.

После сравнительного анализа существующий решений, выбор был сделан в пользу швейцарского производителя senseFly. Ключевыми характеристиками дрона, которые оценивались в ходе анализа, оказались:


  • производительность;
  • тесная интеграция с ПО;
  • надежность и долгий срок эксплуатации;
  • быстрая подготовка к взлету



Высокая производительность

Клиенты AV Group — крупные золотодобывающие компании, производители меди, угледобывающие предприятия, имеющие большие площади разработок — 1 кв. км и более. Время полета беспилотника senseFly eBee X около часа, тогда как полет DJI Phantom 4 ограничен 20-ю минутами. eBee X снимает бОльшую площадь за единицу времени. При этом время полного заряда батареи для обоих беспилотников в полевых условиях одинаковое и равно одному часу.
Контроль за выполнением полетного задания в senseFly eMotion
Собственное программное обеспечение и встроенный диспетчер полётных данных

В карьере поверхность постоянно меняется, так как массы горной породы постоянно забирают и вывозят. Чтобы результаты воздушной съемки были максимально точными, необходимо поддерживать постоянную высоту фотографирования. Программное обеспечение eMotion создает автоматические полётные планы по ключевым параметрам предполагаемой области, а режим симуляции позволяет спроектировать предстоящий вылет и отследить полётную информацию, как если бы дрон выполнял поставленную задачу. Кроме того, встроенный в eMotion диспетчер полётных данных автоматически выполняет географическую привязку и подготовку изображений, необходимых для последующей обработки в программном обеспечении, таком как Pix4Dmapper. Проблемы совместимости программного обеспечения не возникает.
Единый аппаратный комплекс

Компания senseFly производит не только дроны, но и полезную нагрузку, что гарантирует полную совместимость всех элементов беспилотного комплекса. В частности компания AV Group использует фотограмметрическую камеру S.O.D.A 3D. Ее особенность в том, что она изменяет наклон во время полёта, чтобы сделать три снимка: 2 перспективных и 1 надирный. Это даёт более широкое поле зрения в каждой точке фотографирования и повышает производительность дрона.
Надежность и долгий срок эксплуатации

Корпус и крылья senseFly eBee X сделаны из усиленного полипропилена — пружинистого материала с хорошими амортизирующими свойствами. Даже при неудачной посадке на неровную каменистую поверхность повреждения корпуса достаточно просто исправить.
Быстрый старт

Самолет senseFly eBee X запускается с рук, а предполетная подготовка занимает не более пяти минуты. Все, что необходимо сделать специалисту, — установить крылья, снять крышку с объектива, поставить аккумулятор и загрузить полетное задание.
Сергей Климов
Руководитель отдела фотограмметрии ООО «Азот Майнинг Сервис»
На собственном опыте мы убедились, что использование беспилотных картографических комплексов для нас экономически выгодно, так как позволяет сократить время подготовки цифровой модели рельефа, прогнозировать качество взрывных работ и точно вычислять объема выработки. Мы продолжаем активно использовать и квадрокоптеры, и самолеты. За последний год мы внедрили беспилотники на семи новых участках, и сейчас перед нами стоит задача увеличить парк беспилотников и расширять область их применения. В ближайшее время планируем ввести еще на трех участках.
Интервью AV Group для Airmetric. Беседовала Виталия Летницкая.
Использование материалов, в том числе в электронных СМИ, информационных ресурсах и соцсетях, возможно только с согласия Airmetric.
До 30 сентября 2020 геодезический беспилотник senseFly eBee X со скидкой 300 000 руб. в обмен на старое GNSS-оборудование. Подробности на сайте sensefly.pro