Поднять горнодобывающую отрасль на новую высоту

IT-революция изменила современную экономику, позволив компаниям полностью трансформировать свою деятельность. Сегодня мы наблюдаем схожую картину, когда внедрение дронов меняет бизнес-модели компаний, да и весь ландшафт отрасли.

Клиенты во всех сферах экономики начинают видеть выгоды от применения дронов в операционных процессах. Законодательные регулирования полетов дронов разрабатываются по всему миру, с одной стороны, для обеспечения безопасности граждан и, с другой, для стимулирования роста и инноваций в компаниях.

Горнодобывающая отрасль – ключевой сектор для применения дронов. Как же дроны могут вывести бизнес на новую высоту?

Общие тренды на рынке ГМК

Горнодобывающая отрасль – один из секторов, где инновации и применение дронов позволяют получить значительную отдачу в условиях волатильности цен на минеральные ресурсы. PwC оценивает рынок применения дронов в отрасли на уровне 4,3 млрд долларов США в год.

Глобальные лидеры отрасли – BHP, Vale и Glencore – начали внедрять стратегии по цифровизации для достижения значительного увеличения продуктивности и безопасности операций. Например, с 2008 года Rio Tinto внедрила программу по применению дронов, и в настоящее время имеет 20 штатных пилотов дронов для выполнения ежедневных задач, таких как диагностика оборудования с воздуха, 3D-моделирование, доступ к местам, затрудненным или опасным для человека.

Тренд ы в Казахстане

В Казахстане более 200 горнорудных компаний заинтересованы во внедрении новых технологий для увеличения продуктивности, оптимизации затрат и усиления безопасности операций, а также для смягчения экологических последствий. KAZ Minerals, к примеру, применяет дроны для улучшения процессов планирования и добычи путем подготовки пилотов дронов и анализа данных, используемых на местах геологами, инженерами по производству и планированию.

Добит ься значите льных выгод

Начальная точка в раскрытии нового потенциала – использование имеющихся данных для полного понимания имеющейся ресурсной базы, оптимизации процессов и отслеживания производительности.  Применение продвинутой аналитики данных и искусственного интеллекта на основе данных с дронов является ключевым инструментом, позволяющим быстро и точно измерить различные сложные параметры производства.

Данные с дронов приносят ощутимые результаты. Например, они позволяют снизить время на съемку и замеры всего карьера с 3 недель до 2 дней, вместе с тем увеличив точность измерения объема извлеченной породы и отвалов на 25%.

Вдобавок ортофотопланы, получаемые с фотографий  с дронов, являются интерактивными: они позволяют проводить наблюдения, такие как измерения объемов, удаленно.

Картометрические  данные позволяют горнодобывающим компаниям улучшить безопасность горных работ и снизить случаи травматизма на производстве на 92%.

Возмо жности дронов

Дроны в горнорудном секторе применяются 1) для разведки и планирования и 2) добычи и отчетности (мониторинга). Они позволяют точно захватить зону интереса во время разведки и оптимизировать маршруты для самосвалов во время фазы планирования.

До начала горных работ компания ищет залежи руды в определенной области. Открытые карьеры обычно охватывают площадь в несколько кв. км, по которым на разных уровнях проложены маршруты для техники и персонала.

Во время разведки дроны могут быстро снять карту местности с точными топографическими деталями. Их также можно оборудовать для доставки запасных частей или отбора проб почвы для анализа залежи. При планировании карьера дроны могут оптимизировать маршруты для самосвалов, автоматически высчитать углы наклонов и определить опасные участки  на основе последних данных. В частности, аналитика данных позволяет определить изменения рельефа с высокой точностью (до 5 см) на основе 3D-данных. Данные для всего карьера же могут обновляться каждый день.

Например, Vale применяет дроны с ноября 2016 года для проведения аэрофотосъемки дамб, уклонов карьеров, защитных валов, заводов и отвалов руды для процессов планирования, усиления безопасности операций, получения гибкости и точности топографических данных.

Данные с дронов позволяют оптимизировать процессы по всей цепочке стоимости во время добычи и получать достоверные данные для отчетности. Во время добычи руды данные с дронов позволяют оптимизировать процессы на каждом элементе  производственной цепочки: проектирование, бурение, взрывные работы и вывоз шлама.

Например, во время планирования данные с дронов и аналитика изображений помогут получить точные  карты местности и модели карьеров для определения отклонений от плана и раннего обнаружения угроз обвалов.  Во время навалки искусственный интеллект (ИИ) может определить точный объем взорванной породы   и получить изображения взрыва в реальном времени. В дальнейшем это может быть использовано для оптимизации взрывных работ, позволяя более эффективно отделять шлам от руды и других процессов. И может быть использован для измерения линейных размеров осколков после взрывных работ для оценки качества работ. Такой новый уровень данных позволит операторам делиться планами, создавать  автоматические отчеты, получать данные о прогрессе работ и управлять шахтой более эффективно. Финальная фаза недропользования – закрытие карьера, оконтуривание и рекультивация земель и водных ресурсов.

Во время этого важного и дорогостоящего этапа дроны могут определить эрозию пород и почвы, отследить изменения в растительности и оценить индекс здоровья растительности NDVI, а также отследить дефекты инфраструктуры, которые могут оказать влияние на окружающую среду и население гораздо быстрее и эффективнее, чем ручные замеры.

Например, в Канаде разработали несколько инициатив по управлению отходами горной деятельности и защите экосистем, в то время как в Китае дроны применяются для снижения загрязнения воздуха.

Они отслеживают незаконные выбросы с открытых карьеров в ночное время.

Что такое фотограмметрия?

Фотограмметрия – наука, возникшая на основе воздушной и спутниковой съемки. Ее цель – представление двухмерных данных в виде трехмерной интерактивной модели.

Принцип действия аналогичен человеческому глазу – реконструкция окружения на основе двух глаз в качестве «камер».  В фотограмметрии данный принцип усиливается, так как используются сотни фотографий и их наложения друг на друга . Для получения необходимой модели важно задать особый маршрут полета. Фотографии должны

накладываться таким образом, чтобы получить изображение объекта несколько раз. Компьютерные алгоритмы обрабатывают данные и производят трехмерное облако точек, которое будет являться базой для ортофотоплана и других продвинутых продуктов технологии.

Важно, что обработка данных требует огромных вычислительных мощностей для получения качественных и своевременных результатов, даже с лучшими вычислительными станциями, представленными на рынке, время обработки данных может занять от нескольких чадо нескольких дней.

Есть недостаток технологии – камеры видят то, что видит человеческий взгляд. В результате невозможно увидеть поверхность под густой растительно стью. Данная проблема решается технологией LiDAR.

Введение в те хно логи ю LiDAR

Технология расшифровывается как Light Detection and Ranging, когда лазерные лучи могут проникать сквозь деревья и достигать поверхности под ними. LiDAR применяется для анализа растительности, а также точного измерения объема отвалов на карьерах. Результатом лазерного сканирования является трехмерное облако точек. Особенной обработки этих данных не требуется. Единственный недостаток технологии – ее дороговизна и отсутствие цветовой гаммы на облаках точек.

Все продукты, полученные с помощью технологии LiDAR и фотограмметрии, представляются в традиционном формате обмена данных. Основная цель внедрения технологии дронов – это доступность информации и обмен данными. Без надлежащих процедур потенциал данных с дронов может быть не раскрыт. PwC произвела съемку 11 открытых карьеров для горнорудной компании в Центральной Азии.  Целью проекта были оптимизация деятельности и управление активами.

Будущее  горнодобывающей отрасли

Дроны совместно с аналитикой данных и ИИ в ближайшем будущем изменят все этапы «жизни» карьера. Уже сейчас такие компании, как Rio Tinto и BHP, адаптируют свои производственные процессы для удаленного управления карьером и автоматизации производства на основе данных с дронов, что позволит снизить издержки, одновременно улучшая точность данных при планировании и добыче. Дроны вместе с аналитикой данных способны обеспечить безопасность производства и снизить число инцидентов, связанных с ОТ и ОС. Для мониторинга теперь требуется меньше людей, и контроль производится дистанционно. Для примера, компания

Komatsu разработала автономные самосвалы для улучшения производительности, в то время как дроны следят за их движениями, пролетают над шахтами, собирают данные и помогают в ежедневных операциях. Также будет возможно уменьшить влияние на окружающую среду путем последовательной и направленной рекультивации на основе данных с дронов. Теперь возможно с большой точностью определить границы «до» и «после» начала разработки карьера и подготовить соответствующий план рекультивации земель, водных ресурсов  и  растительности.

Цифровая трансформация горнодобывающей отрасли уже началась, и новые технологии позволяют получать первые выгоды. Компании перестраивают свои IT-системы, интегрируют облачные решения и взаимообмен данными между различными департаментами приобретает огромное значение.   И когда компании полностью раскроют данный потенциал, начнется новая эра в горнодобывающей отрасли.

Демир Кабылбаев, менеджер, департамента консультационных услуг PwC,

Александр Бушковски, старший менеджер Центра беспилотных технологий

журнал  «Горно-металлургическая промышленность»  №9-2018

Share

Еще статьи из этого номера