Over het algemeen bevinden ondergrondse mijnen zich in uitgestrekte en afgelegen bergachtige gebieden, waardoor het uiterst uitdagend is en veel mankracht vereist is om mijnactiviteiten en bijbehorende infrastructuur te bewaken.
Het verzamelen van geotechnische gegevens uit deze moeilijk of onmogelijk toegankelijke regio's, en het in kaart brengen van de technische geologie of karakterisering van de locatie, en het meten van atmosferische parameters en gasconcentratie zijn altijd een uitdaging voor mijnwerkers, waarbij traditionele methoden worden gebruikt die tijd en kosten kosten.
De drones van vandaag, uitgerust met verschillende soorten sensoren, zijn handig voor mijnwerkers om de meeste gevaarlijke taken in ondergrondse mijnen, zoals monitoring, landmeetkunde, het in kaart brengen van de omgeving, explosieven en pakketbezorging veilig uit te voeren, wat leidt tot een betere beoordeling, strategische planning , coördinatie, beheer en naleving.
Ondanks aanzienlijke vooruitgang in dronetechnologie en talrijke potentiële toepassingen in ondergrondse mijnen, is het gebruik van drones beperkt gebleven vanwege verschillende uitdagingen, zoals GPS-ontkende omgevingen, besloten ruimtes, gebrek aan draadloos signaal, de concentratie van stof en gassen, en over het algemeen ruwe omgevingen .
Dit bericht belicht enkele veelvoorkomende uitdagingen en mogelijke oplossingen voor het gebruik van drone-technologie in ondergrondse mijnen.
Harde ondergrondse omgevingen
Ruwe ondergrondse omgevingen vormen verschillende obstakels voor vliegende drones. Besloten ruimte, hitte en vochtigheid, verminderd zicht, luchtsnelheid, stofconcentratie, slechte lichtomstandigheden en het ontbreken van een draadloos communicatiesysteem maken het voor een operator moeilijk om met een drone in ondergrondse gebieden te vliegen. Bovendien is toegang tot onbereikbare en zelfs gevaarlijke locaties in ondergrondse mijnen praktisch onmogelijk voor een drone-operator.
Om dit op te lossen, moeten de drones botsingsbestendig worden gebouwd. Bovendien moet de drone tijdens zijn vlucht obstakels kunnen detecteren en vermijden. Het moet ook bestand zijn tegen ruwe ondergrondse mijnomgevingen en in zwaar stof en rook vliegen. Het moet waterdicht, stofdicht en schokbestendig zijn en moet bestand zijn tegen druk-, temperatuur- en vochtigheidsveranderingen op het hele mijnterrein. De drone moet op zijn minst volledig autonoom kunnen navigeren in een volledig GPS-ontkende omgeving zonder andere verlichting dan die wordt geleverd door de drone.
Signaalvoortplanting
Er is behoefte aan een naadloze radiosignaalverbinding tussen de drone en de afstandsbediening om de drone te laten vliegen. Vanwege de aanwezigheid van obstakels en een omgeving die voortdurend de energie van het signaal absorbeert, is signaalvoortplanting een grote uitdaging geworden bij het gebruik van drones in ondergrondse mijnen. Als een drone ver in de ondergrond vliegt, verliest hij zijn signaal en kan hij bijgevolg niet terugkeren naar het inzetpunt. Omdat de ondergrondse mijnsites voortdurend uitbreiden, neemt het dekkingsgebied van de communicatie toe naarmate de operatie vordert, wat een uitdaging vormt voor een drone om de hele mijn te dekken tijdens reguliere werkzaamheden en noodsituaties.
Om dit op te lossen, moet een transmissiesysteem worden geïntegreerd met de drone. Hierdoor kan de drone ver weg vliegen in de naar beneden gebogen, ondergrondse gangen en tunnels zonder het signaal te verliezen. Het moet ook een constante videostream sturen van wat de drone-camera opneemt.
Levensduur batterij
De levensduur van de batterij is een andere beperkende factor omdat het de vliegtijd kan beperken. In veel gevallen is het vervangen van de batterij vereist om de vliegtijd te verlengen. De weersomstandigheden in ondergrondse mijnen kunnen ook de levensduur van de batterij beïnvloeden. Meestal werken drones op batterijen en verbruiken ze de energie voor zweven, draadloze verbinding, gegevens en beeldverwerking. Bovendien beschadigen vocht of waterlekkage de elektronische componenten van de drones en verstoren ze de communicatie tussen de drone en zijn controller. Sommige drones gebruiken hybride energiesystemen (d.w.z. batterijen plus verbrandingsmotor) om missies van langere duur uit te voeren. Vanwege de stroombeperkingen moet een beslissing worden genomen of gegevens- en beeldanalyse aan boord in realtime of offline moeten worden uitgevoerd om het energieverbruik te verminderen. Vanwege de aanwezigheid van methaan en mogelijke explosie-/brandgevaar, moeten de batterij en de elektronische sensoren worden geïsoleerd.
Conclusie
Zoals gezegd, zijn er veel uitdagingen bij het gebruik van drones in ondergrondse omgevingen. Om al deze uitdagingen aan te gaan, is het nodig om een geoptimaliseerde drone te ontwerpen - idealiter een drone met roterende vleugels (vergelijkbaar met helikopters) met zweefvermogen en hoge manoeuvreerbaarheid in elke richting, horizontaal en verticaal.