26 сентября 2022, Понедельник21:23 МСК
Курсы на 26.09.2022
60,24 -0,66
Au 1 809 +0,17%
Ag 20,61 -0,46%
61,52 -0,88
Pt 940,30 -0,28%
Pd 2 201 -1,11%
Вход/Регистрация
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Обработка данных облаков точек в ГГИС Micromine при съемке очистных пространств камер с квадрокоптера

Д.Р. Харисов — технический специалист Майкромайн.
Д.К. Быков — директор по маркетингу ООО «Аэродайн Рус».

На протяжении многих десятилетий маркшейдерские службы пытались по-разному решить проблему съемки недоступных пространств на подземных горных работах. «Слепые зоны» лазерных сканирующих систем создавали множество проблем. Во-первых, наличие «слепой зоны» делает невозможным точный подсчет отбитой горной массы, во-вторых, не позволяет построить точный контур очистного пространства, чтобы правильно отработать соседние камеры. В результате контур построенный по «слепой зоне» неизбежно будет приводить к потерям и разубоживанию полезного ископаемого.

дрон.jpg

Рис. 1. Дрон с лазерной сканирующей системой при подготовке к полету

Вторым немаловажным фактором является безопасность труда при производстве работ маркшейдерскими службами. Как известно, после отработки и выемки полезного компонента, очистное пространство является сложным и опасным объектом, ввиду перераспределения полей напряжений, вызванных проходческими и взрывными работами. Находиться внутри очистного пространства категорически запрещено, и на протяжении многих лет съемка очистных пространств камер велась с помощью телескопической штанги, которая на 3–5 м заносила лазерную сканирующую систему в очистное пространство. Съемка, выполненная таким образом, давала более точное представление об объемах и формах очистного пространства, в сравнении с тахеометрической съемкой, однако выступы и не отбитые части создавали «слепые зоны» в получаемом облаке точек. Проблему могла решить съемка с двух горизонтов, либо совмещение лазерной и тахеометрической съемок, выполненных с разных заездов и горизонтов, однако не все системы отработки имеют подходы к рудному телу с разных заездов, к тому же такой метод ведет к увеличению трудовых затрат на выполнение съемочных работ.

В декабре 2020 года специалисты компании «Аэродайн Рус» успешно реализовали проект по обследованию стволов, горных выработок и очистной камеры на рудниках одного из ведущих российских горнодобывающих предприятий с использованием интеллектуального мобильного сканирующего устройства (лазерного сканера) и дрона (рис. 1).

Реализованные мероприятия на объектах включали в себя обследование следующих сооружений:

  • горизонтов рудников, протяженностью до 2 км (сканер на внутришахтном транспорте); 
  • вертикальных стволов шахт, глубиной от 400 до 800 м (сканер с подвесом под клетью); 
  • камеры с прилегающими горизонтальными выработками, ориентировочным объемом 30 тыс. м3 (сканер на дроне); 
  • надшахтного здания (сканер на дроне). 
Полученные результаты в виде 3D-моделей были обработаны на месте, привязаны к действующей системе координат и выложены на ресурсы заказчика.

Синергия использования БПЛА в подземном пространстве и применения системы лазерного сканирования открывает огромные перспективы реализации всего потенциала визуализации и картирования в труднодоступных местах.

сырое облако.jpg

Рис. 2. Сырое облако 16 млн точек (слева) и разряженное облако до 1 млн точек (справа)

Помимо сканирования местности, сканер может брать управление над дроном — для этого даже не требуется сигнал GPS. Лазерный сканер собирает информацию и корректирует полет БПЛА, избегая столкновения с препятствиями. Собранные 3D данные легко интегрируются в существующие платформы и в считанные минуты производят привязку информации об объектах к действующей системе координат.

LiDAR обеспечивает безопасную и эффективную альтернативу и позволяет собирать данные в ранее недоступных районах. В сочетании с подходящим дроном он позволяет летательному аппарату совершать автономное полетное задание, чтобы составлять карты и исследовать труднодоступные районы. Вращающийся LiDAR обеспечивает всенаправленное поле зрения, обеспечивая сбор 3D-данных во всех направлениях и избегание препятствий во всех направлениях.

Компания «Аэродайн Рус» — часть международной группы Aerodyne Group, являющейся мировым лидером в области инспекций активов на основе использования дронов (беспилотных летательных аппаратов) и собственного программного обеспечения с применением искусственного интеллекта и современного оборудования.

В результате выполнения съемки квадрокоптером полученное облако точек можно обработать инструментами ГГИС Micromine. Облако сразу можно проредить, до определенного количества точек, либо удалить каждую n-ную точку, разрядив облако в два, три, пять или более раз. Эти инструменты доступны в модуле Маркшейдерия. Как показывают практические применения, разряжение облака даже в 40 раз (с 40 млн до 1 млн) лишь несущественно влияют на изменение объема камеры (3–4 %). Однако разряжение облака позволит существенно ускорить все операции, особенно для слабых по техническим характеристикам ПК.

Построение каркаса по внешней оболочке облака точек долгое время вызывало трудности, ввиду наличия внутренних шумов, а также сложности геометрических форм очистных пространств камер. Однако с недавнего времени специалистами Micromine была представлена функция «Облако точек в солид», которая позволяет игнорировать внутренние шумы и строить каркас очистного пространства камеры по внешней оболочке облака точек (рис. 2).

облако 2.jpg

Рис. 3. Облако точек (справа) и каркас очистного пространства (слева)

Исходный каркас, построенный по облаку точек имеет большое количество треугольников триангуляции, для примера облако, состоящее из 5 млн точек, строит каркас с более чем 74 тыс. треугольников (рис. 3). В Micromine есть функция «Упростить каркас», которая позволяет уменьшить количество треугольников в исходном каркасе без существенной потери объемов и площади каркаса (табл. 1).

   Ввод     Вывод     %
 Точки  37256   18395   49
 Треугольники  74594  36850      49
 Площадь поверхности   7257,3   7186,4  99,023
 Объем  23624,6  23621,1  99,985
Табл. 1. Отчет об операции по упрощению каркаса
 
В данном случае был применен плоскостной допуск упрощения каркаса (0,1), который позволил сократить количество треугольников в два раза, при этом объем сократился лишь на 0,015 %.

После автоматической проверки, которая указывает, что в полученном каркасе нет нарушений, каркас может быть использован для подсчета объемов и других необходимых операций (рис. 4).

исходный.jpg

Рис. 4. Исходный (слева) и упрощенный каркас (справа)

Съемка очистных пространств камер и выработок с помощью дрона и лазерного сканирующего устройства, а также обработка полученных данных в ГГИС Micromine имеет широкие перспективы для практического применения. Полученные данные позволяют вести более точный подсчет потерь и разубоживания полезного ископаемого, а также исключить нахождение персонала в опасных для проведения работ участках.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (52)/июнь 2021 г.




Правовое регулирование экспорта аффинированного драгоценного металла или сырья, содержащего драгоценные металлы, из Таможенного союза ЕАЭС
Изменения в порядке досрочного прекращения, ограничения, приостановления права пользования недрами с 1 января 2022 года
Календарь экологической отчетности от компании «Хорошая-Экология»
Судебная практика по оспариванию предписаний и постановлений органов Росприроднадзора о привлечении к ответственности за нарушение условий, установленных лицензиями или техническими проектами
Заказать журнал
ФИО
Телефон *
Это поле обязательно для заполнения
Электронный адрес
Введён некорректный e-mail
Текст сообщения *
Это поле обязательно для заполнения
Введите символы, изображённые на картинке: *
Введён неправильный защитный код.

Отправляя форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

X