I allmänhet är underjordiska gruvor belägna i vidsträckta och avlägsna bergsområden, vilket gör det extremt utmanande och kräver omfattande arbetskraft för att övervaka gruvdrift och tillhörande infrastruktur.
Att samla in geoteknisk data från dessa områden som är svåra eller omöjliga att komma åt, och kartlägga teknisk geologi eller karaktärisering av platsen, och mäta atmosfäriska parametrar och gaskoncentration är alltid en utmaning för gruvarbetare, med traditionella metoder som är tid- och kostnadskrävande.
Dagens drönare, utrustade med olika typer av sensorer, kommer väl till pass för gruvarbetare att på ett säkert sätt utföra de flesta av de farliga uppgifterna i underjordiska gruvor som övervakning, kartläggning, kartläggning av miljön och explosiv och paketleverans, vilket leder till bättre bedömning, strategisk planering , samordning, ledning och efterlevnad.
Trots betydande framsteg inom drönarteknologi och många potentiella applikationer i underjordiska gruvor, har användningen av drönare begränsats på grund av flera utmaningar som GPS-nekad miljöer, trånga utrymmen, brist på trådlös signal, koncentrationen av damm och gaser och generellt tuffa miljöer .
Det här inlägget kommer att belysa några av de vanliga utmaningarna och potentiella lösningarna för att använda drönarteknik i underjordiska gruvor.
Hårda underjordiska miljöer
Hårda underjordiska miljöer utgör flera hinder för flygande drönare. Stängt utrymme, värme och fuktighet, minskad sikt, lufthastighet, dammkoncentration, dåliga ljusförhållanden och brist på trådlöst kommunikationssystem gör det svårt för en operatör att flyga en drönare i underjordiska områden. Dessutom är tillgång till oåtkomliga och till och med farliga platser i underjordiska gruvor praktiskt taget omöjlig för en drönaroperatör.
För att lösa detta bör drönarna byggas kollisionståliga. Dessutom bör drönaren kunna upptäcka och undvika hinder under sin flygning. Den ska också tåla hårda underjordiska gruvmiljöer och flyga i kraftigt damm och rök. Den ska vara vattentät, dammsäker, stötsäker och ska motstå tryck-, temperatur- och luftfuktighetsförändringar i hela gruvan. Som ett minimum bör drönaren ha helt autonom navigering i en helt GPS-nekad miljö utan någon annan belysning än den som tillhandahålls av drönaren.
Signalförökning
Det finns ett behov av en sömlös radiosignalanslutning mellan drönaren och fjärrkontrollen för att flyga drönaren. På grund av förekomsten av hinder och en miljö som kontinuerligt absorberar signalens energi, har signalutbredning blivit en betydande utmaning för att använda drönare i underjordiska gruvor. Om en drönare flyger långt i tunnelbanan kommer den att förlora sin signal, och följaktligen kan den inte återvända till utplaceringspunkten. Eftersom de underjordiska gruvplatserna ständigt expanderar, ökar täckningsområdet för kommunikationen när verksamheten fortsätter, vilket skapar en utmaning för en drönare att täcka hela gruvan under normala arbetsoperationer och nödsituationer.
För att lösa detta bör ett transmissionssystem integreras med drönaren. Detta kan tillåta drönaren att flyga långt bort in i de nedböjda, underjordiska passagerna och tunnlarna utan att tappa signalen. Den ska också skicka en konstant videoström av vad drönarkameran spelar in.
Batteritid
Batteritiden är en annan begränsande faktor eftersom det kan begränsa flygtiden. I många fall krävs batteribyte för att förlänga flygtiden. Vädersituationen i underjordiska gruvor kan också påverka batteritiden. Vanligtvis körs drönare på batteri och förbrukar energin för svävning, trådlös anslutning, data och bildbehandling. Dessutom skadar fukt eller vattenläckage drönarnas elektroniska komponenter och stör kommunikationen mellan drönaren och dess styrenhet. Vissa drönare använder hybridkraftsystem (d.v.s. batterier plus förbränningsmotor) för att utföra längre uppdrag. På grund av effektbegränsningarna måste ett beslut fattas om huruvida data- och bildanalys ska utföras ombord i realtid eller offline för att minska energiförbrukningen. På grund av förekomsten av metan och potentiella explosions-/brandrisker måste batteriet och de elektroniska sensorerna isoleras.
Slutsats
Det finns som sagt många utmaningar med att använda drönare i underjordiska miljöer. För att möta alla dessa utmaningar finns det ett behov av att designa en optimerad drönare – helst en roterande vingedrönare (liknande helikoptrar) med svävförmåga och hög manövrerbarhet i alla riktningar, horisontellt, vertikalt.