進入5G時代，隨著各類信息化技術在礦山行業的廣泛應用，無人機進入地下勘查，這可能為采礦業打開了新世界的大門，科技將徹底改變采礦業。筆者為您編譯了來自國際礦業雜志International Mining(IM)的文章， 文章介紹了無人機和無人駕駛卡車正在改變古老的采礦業，自動化等新技術的成熟，為采礦企業削減成本、提高效率、提高生產力并解決了作業人員的安全問題。
由于新冠疫情的爆發，使用無人機和無人機群的應用場景正逐漸增多。在采礦領域，無人機的出現將作業人員從最危險的作業區域撤離。無論是自動運輸、裝載還是補充注油，在沒有操作人員參與的情況下，機器執行作業正在提升生產效率和安全性，在許多情況下還提高了利潤率。
未來，完全自動化的礦井將需要無人機群和地面無人機來完成目前人工執行的所有檢查;例如，檢查發動機的穩定性或排除故障設備。
采礦行業已經在向這一目標邁進，但是，要想無人機能順利完成這些任務，就需要可靠而穩定的網絡。這正是 美國Rajant公司專用無線網絡-創新動力網格可以提供幫助的地方。
Rajant公司歐洲、中東和非洲地區銷售副總裁Chris Mason表示，Rajant公司專用無線網絡-創新動力網格消除了劣質網絡或基于訪問點的網絡所造成的切換和通信距離問題，并能夠提供一定程度的靈活性和通信距離——“這為機器人技術注入了生命”, 使地面機器人和空中無人機能夠承擔惡劣的、枯燥和危險的工作，從而使采礦更加安全和高效。Mason解釋，這意味著作業人員不再需要將自己置于危險的工作環境中。
Mason說：“例如，高機動性的機器人可以用于不穩定的地面或空區。” 機器人可以攜帶復雜的傳感器進行激光測量，并在地震發生時或可能存在煙霧的地方發回實時高清視頻。因此，作業人員可以遠程查看并響應、處理這些信息。
Mason還表示，和扳手以及發動機分析器一樣，無人駕駛卡車正在成為機械師工具箱的基本元素。
如果一輛車需要檢查，而情況很危險無法派工程師到地下作業，這些車輛可以進行自動視頻檢查來定位問題;此外，這些圖像甚至可以發送給遠程技術人員或發送給機器制造商以進行專家評估。
Mason表示，當問題定位在地表附近，或者問題區域在“有限范圍”內，基礎網絡可以實現這種接力式連接功能。當出現較大深度、距離較遠、需要繞過障礙或操作多個自動化系統的情況時，就需要一個更復雜的網絡。即使是操作一架地面或空中無人機也需要無縫連接，當無人機或無人機群失去與網絡的聯系，它即停止運行，正在傳輸的關鍵數據也隨之停止。
創新動力網格創造了一種新場景，在這種場景下無人機有效地扮演著“網絡”的角色。最簡單的方式是，當一架無人機在其有效航程范圍內進行安全檢查并發回一系列實時視頻時，可以發送第二架無人機加入它的行列。由于兩架無人機可以相互連接，搜索范圍實際上翻了一番。
Mason表示，Rajant公司的專用無線網絡創新動力網格只是這類網絡靈活性應用的開始。“ 因為每一架Rajant公司的無人機都裝有堅固多射頻的無線發射接收器，可在使用時與其他無線發射接收器設備組建成一個網狀網絡。這種便攜式無線網狀節點包含兩個無線電，確保與數以百萬的現有設備完全兼容。因此，執行檢查任務中的每一架無人機都會自動、無縫地成為網絡的一部分——向其他無人機發送和接收信息，并返回到基站或控制中心。創新動力網格讓網絡實現擴展和加強，無需繁瑣的基礎設施就能輕松提供永不失效的可靠連接。” Mason總結說：“自動駕駛和遠程車輛正在使采礦業發生巨變。”
Sandvik礦業和巖石技術公司是最了解這一點的原始設備制造商(OEM)。經過150余年的發展，Sandvik已經成長為一家年銷售額達近千億瑞典克朗的工業巨頭，也是礦山機械、硬質合金刀具和特種鋼材產品領域的No.1。
在產品服務一體化、智能化、自動化的目標下，Sandvik礦業和巖石技術部門的所有產品和技術被整合進兩個子系統： AutoMine?和 Optimine?。 Optimine?為礦山信息管理系統，為礦山提供了一體化的管理功能，幫助很多礦山實現井下設備監控、實時位置跟蹤、任務計劃下達、任務管理、鉆孔計劃可視、地下巷道三維可視化幫助礦山優化采礦流程。而 AutoMine?則為客戶提供了智能化，自動化的采礦系統及遠程控制采礦設備的能力。憑借OptiMine?和AutoMine?解決方案，Sandvik在地下自動化裝礦和運輸工程領域建立了良好的聲譽，2020年7月20日，Sandvik宣布正在通過與 Exyn技術公司建立新的伙伴關系以增強其自動化采礦能力。Sandvik在官方新聞稿中表示：“Sandvik的客戶將受益于其世界領先的數字采礦解決方案和Exyn在自動化空中機器人系統方面的深厚知識的獨特組合。”
“我們致力于為地下采礦業向自動化轉型賦能，”Sandvik礦山和巖石技術公司巖石鉆機與技術總裁Patrick Murphy表示，“此次合作將帶來獨特的效益，以我們行業領先的自動化產品為基礎，推動采礦過程中更快的決策，抓住新的機遇，提高生產性能。”
通過此次合作，兩家公司將共同 "為地下礦山的測繪和視覺可視化提供高效的解決方案，在涉及危險、難以到達或傳統的耗時勘測和檢查的礦區時，這將帶來實質性的改變。" Sandvik的OptiMine?解決方案與Exyn的空中機器人收集的數據相結合，可逐步形成礦山實際環境的可視化，以提高采礦過程的整體透明度。"Sandvik和Exyn未來的合作將包括研究如何自動應用和生成地下空間的3D視圖，同時充分發揮Sandvik AutoMine?系統的潛力。"
"我們很高興與Sandvik建立新的合作關系，因為他們是業內公認的創新者，并對地下采礦進行了革命性的變革。"Exyn技術公司首席執行官兼聯合創始人Nader Elm表示，“即便是在沒有GPS的危險環境中，客戶將首次能夠繪制其地下作業的全部地圖，同時使采礦更安全，提高生產率。我們希望通過此次合作，為客戶賦予高效的決策能力，推動實現完全自動化采礦作業的愿景。”
近幾年來，Exyn技術公司一直致力于在復雜的、不支持GPS的環境下，通過采礦業的全要素、全生命周期的解決方案，開發自動化機器人系統。Exyn已經與 Rupert資源公司和 Dundee貴金屬公司等公司合作，部署了可以智能導航的單個或多個機器人，并實時動態適應復雜的環境。
International Mining (IM)雜志與Exyn技術公司首席執行官兼聯合創始人Nader Elm、Exyn技術公司市場和行業總監Raffi Jabrayan取得了聯系，想了解更多關于他們和Sandvik的合作信息。根據Elm的說法，Sandvik公司的建議很簡單：為決策者提供盡可能多的信息——這將有利于更好的規劃，同時有助于地下作業安全。
采礦無人機
似乎每個行業都在想方設法以某種方式使用無人機，但在地下深處，情況就完全不同了。在礦井或管道的范圍內，沒有GPS，很少或沒有燈光，現成的無人機是沒有用處的。但是，一家名為 Emesent的澳大利亞初創公司，正在賦予無人機空間感知和智能化的能力，讓他們能夠自動導航和繪制地下空間。
最近， Emesent幫助大疆的M300無人機實現了地下自動化飛行(通過為其工業無人機Hovermap開發出的Autonomy Level 2技術(AL2)解決方案)，并與Deswik(一款專業的采礦業規劃軟件)簽署協議，旨在為測量人員和規劃者提供難以進入地區的更準確數據。
Emesent的解決方案Hovermap，為標準大疆無人機配備了一個強大的激光雷達傳感器和一個強大的機載計算設備，該設備可以同時執行定位和地圖繪制(SLAM)工作。它的處理速度非常快，飛行器可以一邊飛行一邊使用。你把它放在采礦場附近，它就會起飛并做它該做的事。
為了了解更多，IM雜志對Emesent首席執行官Stefan Hrabar博士進行了專訪。Hrabar為讀者介紹了Emesent詳細的解決方案。“測量員沒有風險，也會獲得更好的數量級的數據。所有的東西都在無人機上實時運行，并用于路徑規劃——這是我們的核心知識產權，”Hrabar說。“開發團隊擁有無人機自動化、碰撞規避、地形跟蹤的技術背景——基本上這也是無人機感知環境的方式。”
Hrabar介紹：“無人機可以通過水平隧道或垂直隧道進行自我導航，慢慢前進，幾分鐘后帶著構建高度詳細地圖所需的數據返回。這個想法是將整個堆棧作為即插即用的解決方案賣給礦業公司，但是對于那些想要許可和定制SLAM軟件的人來說，要單獨將它商業化。歸根結底，礦業公司想要的是一份報告。因此，這不僅僅是收集數據，還包括分析。”
IM雜志：如果沒有通信基礎設施，Emesent的無人機如何將環境的3D地圖傳回操作者的電腦?
Stefan Hrabar：Hovermap的設計非常巧妙，可以在操作者的通信范圍之外進行操作。Hovermap是具備導航功能的，因此操作者并不總是需要查看動態地圖。操作者可以在地圖當前的限制區域之外或視線和通信范圍之外放置一個路徑點。Hovermap可以自動導航到路徑點且避開障礙物，并在行進過程中構建地圖。一旦它到達了路徑點(或者如果這個路徑點無法到達)，它就會自動返回。地圖數據存儲在Hovermap上，當它返回到Wi-Fi范圍內時，新的地圖數據就會自動上傳到電腦上。操作者可以看到被繪制的新區域，并在地圖上或地圖之外放置一個新的路徑點，讓無人機再次返回進行進一步探索。
IM雜志：據了解，Pybar公司與Emesent合作，在澳大利亞新南威爾士州的Dargues和Woodlawn運營測試自動無人機。這些無人機使用光探測與測距(LiDAR)和同時定位與制圖(SLAM)技術進行地下跟蹤并使其遠離障礙物。
到目前為止，在各個礦井針對Hovermap解決方案所使用的AL2級自動駕駛技術得到了什么樣的結果? Pybar在Dargues和Woodlawn礦井的測試結果符合您的預期嗎?
Stefan Hrabar：去年，我們在澳大利亞的Dargues和Woodlawn礦井進行的試驗為Pybar團隊展示了一些很棒的成果，包括展示了使用 Autonomy Level 1技術(AL1)的Hovermap具備獲取有價值數據的能力。該團隊看到了技術上的巨大潛力，購買了兩個系統供自己使用。去年早些時候，AL2飛行最后階段的預發布測試在Dargues進行。即便是在Dargues的第一個采礦場使用AL2繪制的地圖，也凸顯了該系統相對于 傳統CMS技術的優勢。在Hovermap掃描中，我們發現了大面積的超挖。而在同一個采礦場，我們從CMS掃描位置上看不到這個區域，因而無法識別出超挖。
許多礦井一直在使用AL2技術來繪制他們的采場以及視線之外的其他區域的地圖。通過AL2，他們可以將Hovermap發送至以前無法進入的地方，使其能夠在不危及機器或人員的情況下實時獲取關鍵數據。
最近，我們還進行了一次超越視線范圍的放礦溜井飛行，——使用Hovermap引導無人機下降120米，然后安全返回并進行詳細掃描。
AL2技術提供的高度自動化也使遠程操作無人機成為可能。我們最近完成了一個跨大陸的演示——在南非的一個客戶使用我們的AL2技術和標準遠程協作工具在澳大利亞操作一架無人機。在南非的遠程操作員可以使用他們的筆記本電腦在世界的另一端試驗這項技術，發送Hovermap到隧道下進行探索。這是未來的一種場景，可以從地面或數千公里外的遠程操作中心操作地下的無人機。這將消除對現場技術人員的需求，并減少在地下花費的時間。
IM雜志：您認為您與Deswik的合作對礦山規劃和調查過程有何影響?這是否減少了執行這項工作所需的時間，以及潛在地降低了與之相關的成本?您是否已經在礦山進行過驗證這些好處的工作?
Stefan Hrabar: 我們的承諾是幫助礦業公司提高安全性和生產效率，同時減少成本和縮短停工期。為此，我們向測量員和規劃人員提供了來自難以到達地區的更準確的數據，使他們能夠獲得新的觀察。我們與Deswik的合作意味著我們能夠為行業提供更全面的端到端解決方案。
我們認為，這是一種非常自然的、將改善整體客戶體驗的合作關系。Hovermap擅長在礦井的各個部分捕獲豐富的3D數據(無論是基于無人機、手持、車載或礦井中的纜繩牽引)。一旦數據被捕獲并轉換為3D模式，客戶需要對數據進行可視化處理以獲得結果——這就是Deswik和其他采礦軟件供應商發揮作用的地方。他們擁有強大的軟件工具，用于規劃、測量、鉆探和爆破、巖土測繪和許多其他應用。我們正在與這些供應商合作，以確保Hovermap數據與他們的工具之間的無縫集成。我們正在與他們一起構建自動化的工作流，以對數據進行導入、地理參照、清理和消除處理，并將其轉換為適合各種任務的格式。
Evolution Mining Mungari公司的測量人員一直在Deswik軟件中使用這種新工藝。此前，他們需要第三方軟件工具手動執行部分工作。現在，這一中間步驟已被消除，其他步驟也已經自動化，每次掃描的時間相應地從超過30分鐘減少到5分鐘。
IM雜志：過去5年，無人機的應用才在采礦業開始流行起來。無人機應用已經從簡單的露天礦監測，到鉆孔和爆破平臺，再到勘查解決方案，到執行地下采礦中一些最危險的任務。在未來十年，您認為它們將如何進一步發展?在提高安全性、降低成本或提高生產效率方面，無人機還能執行哪些新任務?
Stefan Hrabar: Emesent的愿景是推動工業現場 “有感知的數字孿生”的發展，并使其成為永不過時的技術，并向世界主要行業推廣——從采礦到能源和建筑。這些行業將能夠使用一個集中式的決策平臺，利用數千個數據點收集的高質量的、自動采集的數據，對潛在的危險、機會和效率進行瞬時決策，從而實現更自動化的決策。
我們認為，Hovermap技術是未來實現這一場景的關鍵。無人機和其他自動化系統將成為未來礦井不可分割的一部分。無人機將被永久部署在地下并進行遠程操作，為常規數據收集做好準備，或在事故發生后根據需要部署。
Hovermap已經解決了采礦領域的一些最大挑戰——包括安全問題和作業中的停工期。它解決了礦井的關鍵安全問題，使工人遠離危險環境，同時提供更好的數據，為安全決策提供更優質的信息，如所需的地面支持的等級。然后，通過幫助礦井更準確地計算風險和機遇，協助決策和預測情況，從而提高效率。
