Podzemní těžba má ve srovnání s povrchovou těžbou jedinečná a významná bezpečnostní rizika kvůli vysokým koncentracím napětí, slabým horninovým masivům a omezenému přístupu a kvalitě ovzduší.
Tradiční monitorovací zařízení pro monitorování zastávek je ve většině případů neúčinné a nepraktické kvůli potížím s umístěním monitorovacího zařízení do nebezpečných oblastí zastávek.
Drony se zde hodí pro inženýry k provádění různých minových misí, které jsou pro člověka příliš „nudné, špinavé nebo nebezpečné“. Jsou vybaveny senzory, motory, vrtulemi, kamerami a systémy GPS a dokážou složit těžební úkoly během několika hodin s menším počtem pracovních hodin, což zvyšuje produktivitu a efektivitu.
Zejména rychlý technologický pokrok v pasivních a aktivních senzorech posílil schopnosti dronů v různých typech misí. Senzory se dodávají v různých specifikacích v závislosti na velikosti dronu, cíli vyšetřování a světelných podmínkách.
Tento příspěvek prozkoumá některé běžně používané senzory na těžařských dronech, včetně infračervených senzorů (IR), ultrazvukových senzorů, RGB senzorů, stereo kamer, laserových dálkoměrů (LRF), ultraširokopásmových radarů (UWB) a hyperspektrálních senzorů.
1. Infračervené senzory (IR)
Infračervené senzory (IR), považované za tepelné senzory, jsou levné senzory pro detekci překážek, které dokážou detekovat energetické záření objektů. Obecně platí, že v infračerveném spektru všechny materiály nad absolutní nulou vyzařují vlny.
I přes omezené rozlišení mohou infračervené senzory snadno detekovat lidi. Má také výhodu snímání přes mlhu, kouř, den a noc. Obrazy snímačů však mohou být zkresleny plamenem a jinými vysokoteplotními zdroji. Navíc to nefunguje dobře přes hustý prach.
2. Ultrazvukové senzory (US)
Ultrazvukové senzory (US) jsou také levné a nekomplikované senzory vhodné pro různé aplikace. Jediné standardní senzory v technologii dronů, které nejsou založeny na elektromagnetických vlnách (EM), detekují překážky vyzařováním vysokofrekvenčních zvukových vln a shromažďováním odražených vln. Vzdálenost k překážkám je určena výpočtem doby letu. Jednou nevýhodou je, že mají kratší dosah ve srovnání s jinými senzory.
3. Red-Green-Blue (RGB) senzory
Kamera RGB se běžně používá při průzkumu a mapování, monitorování silničního provozu, výpočtu objemu zásob, bezpečnostním monitorování, inspekci atd. Snímá snímky RGB (Red Green Blue) a má dvě aktivní sterea nebo snímání doby letu pro vyhodnocení hloubky.
Výběr kamery RGD je třeba provést pečlivě s ohledem na spotřebu energie dronu. Pro drony s pevnými křídly je v normální situaci preferována kompaktní kamera, protože nemohou nést těžká zařízení.
4. Stereokamery
Stereo kamera je vybavena dvěma nebo více čočkami pro vytváření 3D snímků s vysokým rozlišením, podobně jako u lidského zrakového systému. Pomocí samostatných obrazových snímačů dokáže vytvářet trojrozměrné obrazy s vysokou přesností v čistém prostředí. Má však špatný výkon v mlze, kouři a prachu, protože světelné vlny jsou v takových podmínkách zkreslené.
5. Laserové zaměřovače vzdáleností (LRF)
Laserové zaměřovače vzdáleností (LRF) jsou drahé senzory široce používané pro detekci překážek v dronech. V LRF je laserový paprsek vyzařován na překážku, aby se změřila vzdálenost k objektu přijetím odražené vlny a zohledněním doby letu. Protože LRF využívají optické vlnové délky světla, nejsou vhodné pro mlhu, kouř, prach nebo podobné nepříznivé podmínky.
6. Ultra-Wideband Radar (UWB)
Ultra-Wideband Radar (UWB) provádí detekci překážek vyzařováním elektromagnetických vln v rádiovém spektru. Podobně jako v USA a LRF se vzdálenost cíle měří výpočtem odražené vlny a doby letu. Rádiové vlny mají delší vlnovou délku než viditelné světlo a infračervené světlo a poskytují lepší průnik než viditelné světlo do prachu, kouře, mlhy a dalších nepříznivých podmínek.
ZČU má i další funkce, díky kterým je nejvhodnější v dolech. Má přesné a vyšší rozlišení obrazu než ultrazvukové snímače v drsných podmínkách. Za druhé, UWB využívá nízkou energii, tj. méně než 1 Watt. To výrazně šetří energii baterie dronu. Za třetí, UWB má minimální interferenci s jinými bezdrátovými způsoby, jako je letový ovladač a telemetrické spojení, pokud jde o nízkou spektrální hustotu. Konečně UWB dokáže detekovat objekty s různými vlastnostmi, jako jsou hrany, rohy atd. Dokáže také identifikovat trojrozměrné souřadnice nejbližšího objektu.
7. Hyperspektrální senzory
Většina multispektrálních snímačů jako Landsat, SPOT a AVHRR detekuje odrazivost materiálu zemského povrchu v několika širokých pásmech vlnových délek, oddělených spektrálními segmenty. Na druhé straně senzory lehkého hyperspektrálního zobrazování (HSI) hodnotí odražené záření jako sérii úzkých a souvislých pásem vlnových délek.
Typicky jsou tyto pásy měřeny v intervalech 10 až 20 nm hyperspektrálními senzory. Poskytují informace, které nejsou dostupné tradičními metodami. Obecně jsou tyto senzory široce používány v geologii, minerálním mapování a průzkumu.
8. Magnetické senzory
Magnetické senzory produkují přesná měření magnetického pole. Hodnotí poruchy a změny v magnetickém poli zahrnují tok, sílu a směr. Normální hmotnost cesiového magnetometru je asi 0,82 kg. K odvození trojrozměrných gradientů magnetického pole jsou zapotřebí čtyři magnetometry, čímž vznikne celková hmotnost 3,28 kg. Tyto senzory se většinou používají pro průzkum nerostů.
9. Visible and Near-Infrared Spectral Range (VNIR)
Viditelná a blízká infračervená (VNIR) část elektromagnetického spektra má vlnovou délku v intervalech asi 400 a 1400 nanometrů (nm). Tento rozsah se skládá z kompletního viditelného spektra s přilehlou částí infračerveného spektra až po pásmo absorpce vody v intervalech 1400 a 1500 nm.
Senzory VNIR, používané na dronech kvůli jejich malým rozměrům a nízké hmotnosti, dokážou měřit povrchovou vlhkost otevřených jam, odkališť, stěn podzemních prostor a povrchů. Kromě toho má každý částicový minerál speciální podpis ve spektrech VNIR, což je výhoda při průzkumu minerálů pomocí dronů vybavených senzorem VNIR.
10. Senzory kvality vzduchu
Kromě všech výše zmíněných senzorů lze na dron nainstalovat specifické senzory pro konkrétní misi, například pro monitorování kvality vzduchu, plynů, prachu atd. Senzory kvality vzduchu jsou obvykle založeny na optických, ultrazvukových a elektrochemické snímací prvky. Lze je nainstalovat na dron v závislosti na typu kontaminace, době uvolnění a požadavcích na měření.