无人机技术在我国大型露天矿的应用及发展探讨

张学祯

摘要：相比于其他小型矿山，大型露天矿存在较为复杂的情况，因而较难对其进行相关的测绘，面对此种情况，需要采取有效的措施进行改进。目前我国开始应用无人机技术，能够获得较好的效果。但通过观察显示，无人机技术在露天矿生产管理中仍然存在一定的问题，采用及时进行解决，以确保无人机技术能够获得更佳的運用效果。本文将论述无人机技术在露天矿的应用范围、无人机技术在露天矿应用的问题及解决方式。

关键词：无人机技术;大型露天矿;应用及发展

近年来无人机技术已在我国诸多领域均获得广泛应用。对于露天矿而言，其主要存在生产范围大、空间变化快、人员在开放空间中进行重复性持续性作业劳动的特点，对于管理人员，若单纯依靠常规人力，则无法进全方面的地质测绘、施工监控、安全监管，使得生产作业存在较大安全隐患，对此我国开始引入无人机技术，能够对上述不足与问题进行有效的解决[1]。

1.无人机技术在露天矿的应用范围

1.1对露天开采设备进行安全巡检

露天矿中存在诸多大型设备，只有确保设备正常运行，才能够提升矿产量，因此需要加强对设备的安全巡检。在传统方式中，人工徒步巡检是主要的巡检方式，通过实践观察可知，该种方式不仅会在较大程度上增加劳动强度，降低巡检效率，同时无法明确设备存在的所有安全隐患情况，从而导致巡检效果较差[2]。

当采取无人机巡检方式后，可在较大程度上对上述问题进行解决。管理人员可事先对巡检路线进行设定，以便能够对大型设备进行有效的巡检。在巡检时，通过搭载的红外热成像相机能够对设备的温度、流体介质泄漏、火灾烟雾等情况进行有效的识别;通过搭载的倾斜摄影相机构建采场实景三维模型，能够对设备的作业情况进行清晰的观察，从而能够及时应对安全隐患问题，确保设备的正常运行。

1.2露天矿工程测绘

露天矿生产过程即为大型土石方移运工程，技术人员主要的管理内容即为对采场、排土场工作面的空间位置、计算工程量进行随时准确测定。无人机技术具有较高的灵活性与高效性，当使用该技术后能够完全取代人工作业，不仅能够确保测绘人员的安全，同时还能够获得较为完整地数据信息，从而能够为管理人员提供可靠的信息，便于其调整生产计划[3]。在科技技术获得大力发展的当下，传统测绘方式已无法满足技术需求，然而当使用无人机技术后能够对上述缺陷与不足进行有效的弥补，使露天矿测量智能化得到初步的实现。

1.3对露天开采边坡工程予以动态监测与控制

随着开采深度的不断增加，边坡角度也随之增大，若无法确保边坡的稳定性，则会较大程度上增加矿山的安全隐患。由于受到自然环境的影响，加之存在复杂的采矿工艺，若单纯使用传统测绘方式则无法实现对边坡工程的有效监控。虽然目采取三维激光扫描技术实施监测，然而因受到扫描速率与距离等因素的不良干扰，加之技术价格昂贵，因而无法使其广泛应用[4]。而当引入无人技术后，可对上述问题进行有效的解决，为实现露天矿边坡工程的动态监测与控制提供可靠保障。

1.4对露天开采生产调度进行智能化管理

近年来智能化露天矿获得较大的发展，其建设要求以模型进行精细化的生产管理，但对于传统模型而言，需要较长的更新周期，且并未包含较多的信息，仅能实施概率性的生产计划，未具有良好的时效性，从而无法满足智能化建设需求。露天开采是露天采场三维地理空间信息在时间维度上动态变更的过程，使得露天矿智能化生产管理需要同时具备“三维性”与“时间动态性”特点。当引入无人机技术后，管理人员可将时间维作为主线，将无人机测得的三维模型及其演变所形成的模型序列纳入至时间维度中进行管理，形成动态三维时空数据库，便于管理人员与技术人员进行量测及空间分析。在开采人员实施开采作业时，无人机能够获得一手信息，从而便于管理人员对作业进度、环节接续关系、设备的运行状态进行准确掌握，进而能够及时调整决策，使工作效率得到极大的提升;在露天矿闭坑后，可将其作为历史的载体，形成露天矿的时空档案馆。

1.5露天开采生态修复与复垦技术

对于矿区生态修复而言，矿区土地复垦是主要的选择方式，可在较大程度上使人地矛盾得到良好的缓解，并确保生态环境得到有效的恢复。在传统的生态修复模式中，卫星影像使其获得数据的主要方式，但由于传统方式无法获得精确的影像数据，且无法及时更新，导致修复工作存在较大的难题[5]。而当使用无人机技术后，则可获得清晰的图像资料，并且能够对数据进行及时更新，从而对传统方式的不足进行有弥补。

2.无人机技术在露天矿应用的问题及解决方式

2.1气象条件

露天矿多位于山区，因未具有稳定的气候条件，导致无人机较易受到温度、雨雪、雷电等情况的不良影响，从而会在较大程度上对无人机的野外作业产生较大的阻碍。对此，在进行无人机野外作业前需要与气象部门进行联系，以便能够获得当时的天气情况，并结合露天矿区的实际情况，从而决定作业的时间与频度，便于获得良好的监测结果。

2.2续航时间与安全风险

经观察显示，会有较多因素对无人机的航程与续航时间产生不良影响，例如自重、有效载荷、飞行速度等，因此无法准确的估量无人机的航程与续航时间。面对此种情况，在作业前，技术人员需要在无人机最大荷载的情况下对其续航时间进行估计，并对进行作业范围与路线的制定，从而能够顺利完成测绘作业，提升无人机的有效利用率。

2.3法规政策

虽然近年来我国无人机技术获得了较大的发展，但国家也开始从诸多不同方面加强对无人机的管理，出台了一系列的法律法规。例如对于国能宝日希勒露天矿附近而言，其附近有海拉尔机场，虽然能够解除对无人机飞行区域的限制，但依据相关规定可知，无人机的最大相对航高为120m，若超过该距离，则需要向当地空军申请空域，同时操控人员需要获取国家认可的飞行员证，若未能够达到上述标准，则无法进行有效的操控[6]。

3.总结

作为一种新型、全方位的感知技术，无人机技术已在诸多大型露天矿获得了较为广泛地应共同也能够范围。无人机技术在大型露天矿的应用是跨学科、跨领域的交叉应用研究，通过借鉴在其它领域获得的成熟经验，无人机技术能够在较大程度上实现露天矿山绿色、安全、高效的发展目标。使用无人机技术对大型露天矿进行测绘，能够获得高效、精确地构建露天矿山地表三维模型，在较大程度上弥补传统测绘方式的不足。然而通过实践表明，无人机技术虽然具有良好的应用效果，然而在实际应用过程中，无人机也会受到较多因素的不良影响与干扰，从而使其进一步的应用受到一定的限制，对此在露天矿山的应用过程中，需要将无人机技术应与相关的高新技术进行有效的结合。

参考文献：

[1]陈浩，孙健东，陈需，许晨，周宇，王韬，林钰淇，刘鑫.无人机技术在我国大型露天矿的应用及发展[J].露天采矿技术，2021，36（02）：36-40.

[2]张兵兵，张中雷，廖学燕，孙钰杰，李波，崔晓荣.轻小型无人机航测技术在露天矿山中的应用现状与展望[J].中国矿业，2019，28（06）：94-98.

[3]秦秀山，曹辉，王志修，刘鹏.无人机航测技术在露天矿边坡工程地质调查中的应用[J].有色金属（矿山部分），2020，72（02）：77-80.

[4]刘军，王鹤，王秋玲，刘小阳.无人机遥感技术在露天矿边坡测绘中的应用[J].红外与激光工程，2016，45（S1）：118-121.

[5]林永成.无人机倾斜摄影测量技术在露天采石场储量动态监测中的应用[J].质量与市场，2020（07）：46-48.

[6]徐东华，谭金石，苏一丹.无人机倾斜摄影测量技术在露天矿区监测中的应用研究[J].广州航海学院学报，2019，27（03）：66-70.