探索未知:利用无人机人捕获高精度测绘级3D模型

科技   2024-12-15 19:39   美国  


随着移动同步定位与地图构建(SLAM)技术的捕捉设备和自主解决方案在采矿行业中的普及,首席测量师们越来越依赖这些工具,以高效透明的方式追踪地下作业的进展。Exyn Technologies的业务拓展代表Trevor Olson对此进行了详细说明。

采矿业的历史与现代转型
纵观历史,采矿业一直是全球最重要的行业之一,同时也是劳动强度大、危险性高的行业。从地下开采的铜、煤、黄金、钾盐、镁、铁矿石等资源,不仅显著提升了人类生活质量,还推动了文明的进步。如今,为了满足未来技术需求,例如手机、导航系统以及混合动力/电动车等,稀土金属的开采更显重要。

鉴于采矿的重要性及其内在的高风险和挑战,行业对无人机和其他自主系统的引入可谓顺理成章。这些系统能够深入矿井深处,替代人类完成资源开采和数据采集任务,同时保障工人安全,使无人机成为现代采矿业的核心技术。随着无人化技术的持续进步以及对矿产资源需求的居高不下,采矿业将不断探索更先进的技术应用。

无人机在采矿中的实际应用
提起采矿业,人们可能会联想到一些传统画面:工人手持铁锹和镐头,在狭窄、肮脏的矿井中没日没夜地劳作,用手推车运送煤炭或矿石,脸上布满灰尘和汗水,微弱的油灯光勉强照亮工作环境。

Exyn Technologies的Nexys系统DJI M350大疆无人机


这样的情景在100年前确实真实存在,甚至在当今部分地区依然如此。然而,在更广泛的采矿领域,技术发展迅速。从矿井设计到现代化法规,从防护装备到照明和运输系统,各方面的进步使矿井变得更安全、更高效,也更具生产力。

近年来,无人机成为采矿业现代化的重要工具。无人机可以进入人类无法触及或高危的区域,借助先进的摄像头、传感器以及在无GPS环境中自主导航的技术,进行全面的数据采集和分析,极大地改变了传统采矿方式。

例如,Exyn Technologies开发的Nexys设备,不仅可以作为无人机的负载工具,还可从飞行平台拆卸并安装到地面车辆上,用于地下作业的测绘、监测收敛情况以及更新旧版地图。

无人机对采矿效率和成本的影响
正因这些显著优势,越来越多的采矿企业开始采用无人机。据2022年《全球数据矿区调查》显示,自2016年以来,70%的大型采矿公司已引入无人机技术。其中83%的公司用于测绘与制图,近70%用于监测与检查。企业还表示,无人机技术提升了作业安全性、优化了运输路径设计,并提高了矿产资源库存管理效率。

无人机的成本优势同样显著。据《The Drone Life》报道,与载人飞机相比,无人机的单小时作业成本可节省高达90%。对于年收入接近1万亿美元、运营成本约7000亿美元的行业来说,这种成本节约意义重大,无论对大企业还是小企业,均有深远影响。

自主无人机的实际案例:一次飞行实现投资回报
Dundee Precious Metals(DPM)是一家技术驱动型企业,始终致力于通过创新解决方案提升地下作业的安全性和效率。传统的地下矿井地理数据采集方式不仅耗时长,数据量和精确度也存在局限。此外,一些复杂或难以到达的矿区更是无法通过传统方法采集完整数据,这使得公司在决策时容易出现偏差或低效。


一名测量员在邓迪贵金属公司观察Nexys操作无人机

测量员实时观看来自无人机传输的数据,同时机器人在智能导航一个采矿巷道


作为Exyn的长期合作伙伴,DPM积极测试其最新推出的Nexys系统——一款模块化3D测绘方案,集成了自主飞行技术,能够在复杂或危险环境中高效采集数据,缩短数据获取时间,同时提高作业安全性。

通过Nexys,DPM得以以前所未有的安全方式采集地下矿井的地理数据。高级钻孔与爆破工程师Tsvetan Balov表示:“利用Nexys自主扫描矿房(stope),可以获得更高精度的数据。这种精确度不仅有助于设计相邻矿房,也能在爆破问题发生时规划额外的爆破孔。”

例如,在某次复杂矿房的扫描中,Nexys发现了传统技术无法检测到的“采矿不足”区域。如果仅依赖传统方法,这些区域将被误判为已开采完毕。然而,通过完整扫描,Nexys使DPM发现了10%-15%的矿房额外矿产资源。这些资源价值巨大,尤其是在DPM每年开采约60个矿房的情况下,这种发现进一步凸显了Nexys技术的投资回报率。

技术带来的未来展望
Nexys系统还帮助测量团队显著提高了矿房扫描的频率。例如,一个生命周期为30天的矿房,通常会进行五至六次扫描。这种高频次采集的数据,帮助团队在矿房生命周期中实时做出更明智、更高效的决策。

在Nexys 4B级别的自动化下,机器人能够智能地将尘土识别为障碍物,从而在地下环境中实现更长时间、更安全的飞行


高级矿井测量员Hristo Dobrev指出:“Nexys具备手持扫描、车载装置及无人机扫描等多种配置方式,操作简便且实用。它不仅为团队节省了时间和精力,最终还交付了高质量、可操作的数据。”

借助Nexys的高级自主飞行功能,无人机能够智能识别并克服灰尘等障碍,从而实现更长时间、更安全的地下飞行。


视频展示了Nexys如何在GPS信号受限的环境中,实时解析尘土并作出反应。

综上所述,无人机与自主测绘技术的应用,不仅是采矿业技术进步的标志,更在实际运营中带来了显著的成本和效率收益。更频繁的扫描、更全面的数据采集,让决策更快、更精准。测量团队也从操作无人机的技术岗位转变为企业战略合作伙伴,他们在收入增长中扮演了更重要的角色。

总结
移动测绘技术正重新定义建筑、地理项目和基础设施检查等多个领域的工作方式。随着无人化技术的持续进步,这种影响还将加速扩大。若希望了解自主机器人在采矿行业中的更多应用及其潜在价值,请阅读我们的最新白皮书或直接联系我们。

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