Underjordsbrytning har unika och betydande säkerhetsrisker jämfört med gruvbrytning på marken, på grund av höga spänningskoncentrationer, svaga stenmassor och begränsad tillgång och luftkvalitet.
Traditionell övervakningsutrustning för stoppövervakning är ineffektiv och opraktisk i de flesta fall på grund av svårigheterna att placera övervakningsutrustningen i osäkra områden på hållplatsen.
Drönare är praktiskt här för ingenjörer att utföra olika minuppdrag, som är för "tråkiga, smutsiga eller farliga" för människor. Utrustade med sensorer, motorer, propellrar, kameror och GPS-system kan de komplexa gruvuppgifter på några timmar med färre mantimmar, vilket ökar produktiviteten och effektiviteten.
Särskilt har snabba tekniska framsteg inom passiva och aktiva sensorer förstärkt drönarnas förmåga i olika typer av uppdrag. Sensorer finns i olika specifikationer beroende på drönarstorlek, undersökningsmål och ljusförhållanden.
Det här inlägget kommer att utforska några av de vanligaste sensorerna på gruvdrönare, inklusive infraröda sensorer (IR), ultraljudssensorer, RGB-sensorer, stereokameror, laseravståndsmätare (LRF), Ultra-Wideband Radar (UWB) och hyperspektrala sensorer.
1. Infraröda sensorer (IR)
Infraröda sensorer (IR), som anses vara värmesensorer, är lågkostnadssensorer för hinderdetektorer som kan upptäcka objekts energistrålning. I det infraröda spektrumet sänder i allmänhet allt material över absolut noll ut vågor.
Trots den begränsade upplösningen kan infraröda sensorer lätt upptäcka människor. Den har också fördelen att känna av dimma, rök, dag och natt. Sensorbilderna kan dock förvrängas av lågor och andra högtemperaturkällor. Dessutom fungerar det inte bra genom det tjocka dammet.
2. Ultraljudssensorer (USA)
Ultraljudssensorer (USA) är också billiga och okomplicerade sensorer som är användbara för olika applikationer. De enda standardsensorerna inom drönartekniken som inte är baserade på elektromagnetiska vågor (EM), de upptäcker hindren genom att utstråla högfrekventa ljudvågor och samla in reflekterade vågor. Avståndet till hindren bestäms genom att beräkna flygtiden. En nackdel är att de har kortare räckvidd jämfört med andra sensorer.
3. Röd-grön-blå (RGB) sensorer
RGB-kamera används ofta vid mätning och kartläggning, övervakning av vägtrafik, beräkning av lagervolym, säkerhetsövervakning, inspektion, etc. Den fångar RGB-bilder (Red Green Blue) och har två aktiva stereoapparater eller avkänning av flygtid för djuputvärdering.
Valet av RGD-kameraval måste göras noggrant, med tanke på drönarens energiförbrukning. En kompaktkamera är att föredra för drönare med fasta vingar i en normal situation eftersom de inte kan bära tunga enheter.
4. Stereokameror
Stereokameran är utrustad med två eller flera linser för att skapa högupplösta 3D-bilder, liknande det mänskliga visuella systemet. Med hjälp av separata bildsensorer kan den framkalla tredimensionella bilder med hög noggrannhet i en ren miljö. Den har dock dålig prestanda i dimma, rök och damm eftersom ljusvågorna är förvrängda under sådana förhållanden.
5. Laseravståndsmätare (LRF)
Laser Range Finders (LRF) är dyra sensorer som ofta används för att detektera hinder i drönare. I LRF:er utstrålas en laserstråle till ett hinder för att mäta avståndet till ett objekt genom att ta emot en reflekterad våg och ta hänsyn till flygtiden. Eftersom LRF använder optiska våglängder av ljus, är det inte lämpligt för dimma, rök, damm eller liknande ogynnsamma förhållanden.
6. Ultra-Wideband Radar (UWB)
Ultra-Wideband Radar (UWB) utför hinderdetektering genom att sända ut elektromagnetiska vågor i radiospektrumet. I likhet med USA och LRF mäts målavståndet genom att beräkna den reflekterade vågen och flygtider. Radiovågorna har en längre våglängd än synligt ljus och infrarött, vilket ger bättre penetration än synligt ljus i damm, rök, dimma och andra ogynnsamma förhållanden.
UWB har även andra funktioner som gör den mest lämplig i gruvor. Den har en exakt och högre bildupplösning än ultraljudssensorerna i tuffa förhållanden. För det andra använder UWB låg energi, dvs mindre än 1 Watt. Detta sparar avsevärd drönarbatterikraft. För det tredje har UWB minimal interferens med andra trådlösa användningar som flygkontroller och telemetrilänk när det gäller låg spektral densitet. Slutligen kan UWB upptäcka objekt med olika egenskaper som kanter, hörn etc. Det kan också identifiera de tredimensionella koordinaterna för det närmaste objektet.
7. Hyperspektrala sensorer
De flesta av de multispektrala bildapparaterna som Landsat, SPOT och AVHRR detekterar reflektans av jordens ytmaterial vid flera breda våglängdsband, åtskilda av spektrala segment. Lättviktssensorer för hyperspektral avbildning (HSI) bedömer å andra sidan reflekterad strålning som en serie smala och sammanhängande våglängdsband.
Vanligtvis mäts dessa band med 10 till 20 nm intervall av hyperspektrala sensorer. De tillhandahåller information som inte är tillgänglig med traditionella metoder. Generellt sett används dessa sensorer i stor utsträckning inom geologi, mineralkartläggning och prospektering.
8. Magnetiska sensorer
De magnetiska sensorerna ger noggranna mätningar av magnetfältet. De bedömer störningar och förändringar i magnetfältet inkluderar flöde, styrka och riktning. Normalvikten för en cesiummagnetometer är cirka 0,82 kg. Fyra magnetometrar krävs för att härleda tredimensionella magnetfältsgradienter, vilket ger en sammanlagd vikt på 3,28 kg. Dessa sensorer används mest för mineralutforskning.
9. Visible and Near-Infrared Spectral Range (VNIR)
Den synliga och nära-infraröda (VNIR) delen av det elektromagnetiska spektrumet har en våglängd med intervaller på cirka 400 och 1400 nanometer (nm). Detta område består av ett fullständigt synligt spektrum med en intilliggande del av det infraröda spektrumet upp till vattenabsorptionsbandet med intervaller 1400 och 1500 nm.
VNIR-sensorer, som används på drönare på grund av sin ringa storlek och låga vikt, kan mäta ytfuktighet i dagbrott, stjärtdammar, underjordiska utrymmen väggar och ytor. Dessutom har varje partikelmineral en speciell signatur i VNIR-spektra, vilket är en fördel vid mineralutforskning med drönare utrustade med en VNIR-sensor.
10. Luftkvalitetssensorer
Förutom alla sensorer som nämns ovan kan specifika sensorer installeras på en drönare för ett specifikt uppdrag, till exempel för att övervaka luftkvalitet, gasavkänning, dammövervakning, etc. Typiskt är luftkvalitetssensorer baserade på optik, ultraljud och elektrokemiska avkänningselement. De kan installeras på en drönare beroende på typ av förorening, släpptid och mätkrav.