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露天矿区中的大疆机场,如何助力环境治理与修复?

海州露天煤矿,位于辽宁省阜新市城区南部,是新中国成立后第一座现代化、机械化的露天煤矿,曾是当时世界第二、亚洲最大的露天煤矿。经过半个多世纪大规模开采,海州露天矿变成生态环境破坏的“重灾区”。

 

海州露天矿

海州露天矿

 

在该露天矿的综合治理中,阜新市生态环境治理发展有限公司引入 2 台大疆机场无人值守设备,为生态环境重建项目提供重要数据支撑。

 

露天矿生态环境治理人工巡查难度大,危险性高

 

1953 年,海州露天矿正式投产;2005 年,矿区因资源枯竭关停;2014 年,矿区宣布全面关闭。

 

在长达 60 余年的开采中,该露天矿形成了东西长 3.9 公里、南北宽 1.8 公里、深约 350 米的城市“伤疤”,同时在矿坑周边还存在近 20 平方公里的矸石山和工矿废弃地,残煤自燃问题突出,生态环境退化,地质灾害频发,极端天气下矿坑(区)水灾严重,影响周边群众的生命财产安全。

 

在海州露天矿的生态环境治理中,传统人力巡查面临诸多难题。该露天矿总面积达 8 平方公里,矿区道路崎岖难行,且矿坑内早晚雾气缭绕,施工区域烟尘过大,导致能见度低,人工难以对关键区域进行快速清晰的巡查。此外,矿区地质灾害频发、残煤自燃等安全隐患,人工巡查危险性极高。

 

海州露天矿烟尘过大,能见度低

海州露天矿烟尘过大,能见度低

 

为此,海州露天矿区部署 2 台大疆机场,远程制定飞行计划、自动执行任务。大疆机场有着强大的环境适应性,具备 IP55 高防护等级,可从容应对海州露天矿区的烟尘环境,在矿区建模、矿区日常巡检、自燃点监测等场景得到应用。

 

部署于海州露天矿的大疆机场

部署于海州露天矿的大疆机场

 

重建矿区模型:分析土方量、监测道路和边坡裂缝

 

矿区的实景模型是进一步监控、分析的数字基础。海州露天矿区 2 台大疆机场分别设在南帮项目和北帮项目,工作人员利用大疆司空 2 新版本航线编辑器,以第一视角,“所见即所得”高效地大疆机场远程规划航线。

 

海州露天矿共规划 25 条航线,无需人员抵达现场,无人机即可全自动化采集数据,并通过大疆智图建模软件生成三维模型,提供数据基础。

 

在南帮中部项目,现场需要治理的土地约 27000 平方米。施工过程中,土方量测量是一个重要环节。为实现对土方量的计算,工作人员将航线高度设置为 100 米,大疆机场每月进行 1 次土方量测量,并通过精细化建模,计算土方填充量。

 

用于计算土方量的模型

用于计算土方量的模型

 

国开行项目区位于矿区西南侧,为了平整路面,该区域铺设了长达 1400 米的水泥路面。该区域地势较低,山体信号遮挡严重。得益于 M30T 机场版搭载 4G 模块,有效解决无人机作业中的信号不佳问题。

 

工作人员规划 2 条航线,无人机每周执行一次任务,对水泥路面裂缝进行检查。同时,通过周期性建模,多期数据分析对比,对裂缝扩大趋势进行预判。

 

通过模型发现水泥路裂缝

通过模型发现水泥路裂缝

 

边坡地质监测是露天矿区管理中必不可少的内容之一。基于前期的精细化实景模型,地质工程师分析查看边坡裂缝,工作人员为大疆机场设置周期性带状航线,采集数据建模。

 

与此同时,结合地面人工的查看,与无人机采集数据建成的模型,两者相结合分析得出边坡裂缝趋势。未来,随着无人机应用的深入,人工实地查看将被完全取代,实现空地一体的全方位、全自动边坡地灾监测。

 

边坡裂缝

 

监测残煤自燃:红外热成像相机及时发现燃点

 

由于废弃露天矿遗留残煤太多,矿区自燃现象时有发生,影响生态环境和居民健康。通常而言,自燃的火源点存在于多个地方,并且位置比较隐蔽,单靠人工巡查难以及时发现。

 

为了实现对自燃点的预测和实时监控,工作人员基于前期制作的红外三维模型,并结合海州露天矿的特殊地形,针对性规划仿地飞行航线。

 

大疆经纬 M30T 机场版无人机自带红外热成像相机,可穿透矿区现场的浓烟、大雾,实时对矿区燃点进行测温,并直接获取现场燃点信息、地理位置信息等。

 

残煤自燃现象最高温度可达 400℃,利用热成像相机的温度告警功能,无人机一旦发现高温区域将立即报警,方便工作人员快速定位,及时通过注水降温、注浆隔氧等方式灭火。

 

红外相机识别到自燃点

红外相机识别到自燃点

 

远程监测矿区:大疆机场“指令飞行”高效巡查

 

在海州露天矿现场,利用无人机高空视角,可实现 360 度无死角航拍,实时监测矿区是否有违规作业、偷排垃圾、违规取土、挖采煤矸石、违规排水等现象。

 

一旦发现异常,即可立刻开启大疆机场指令飞行功能,下达指点飞行任务,飞至目标点,对现场进行侦查、标记,并及时通知工作人员前往处理。灵活机动的操作,大大提高处置效率。

 

大疆机场执行指令飞行任务

大疆机场执行指令飞行任务

 

在长期治理中,矿山植被修复取得一定成效,但这也引来周围牧民违规放牧。由于矿区面积大,牧民违规放牧难以管理。部署大疆机场后,工作人员每天规划 5 个巡查架次,通过 M30T 机场版的变焦相机,最大 16 倍光学变焦,200 倍混合变焦,清晰捕捉羊群影像信息。

 

无人机巡查违规放牧

无人机巡查违规放牧

 

大疆机场覆盖区域广阔,可在机场 7 公里半径内执行巡查任务。在海州露天矿,大疆机场还可以对矿区周围生态环境治理区域的全方位巡查。在周边的矿山公园旅游景点,无人机对矿区假山、喷泉等设施进行巡查,在周末或节假日旺季,监测景区人员流动情况,景区管理更高效、更智能化。

 

无人机对周围进行巡查

无人机对周围进行巡查

 

通过大疆机场,工作人员不再需要深入危险区域,直接利用无人机进行高空拍摄、巡查,有效降低了人员现场作业的风险。与此同时,无人机还具备高效、机动性等优势,快速发现问题,管理人员及时处理,避免安全事故发生。未来,矿山治理将向智慧型转变,通过大疆机场与其他智能化设备,逐步实现无人化治理。

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