Внимание - воздух! Использование БПЛА для тепловизионного мониторинга очагов самовозгорания угля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 778.35:622.822.22:622.693:621.796 © С.А. Заверткин, 2017

Внимание - воздух! Использование БПЛА для тепловизионного мониторинга очагов самовозгорания угля

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-3-32-34

ЗАВЕРТКИН Сергей Александрович

Руководитель проектов ООО «Небесная механика», 109386, г. Москва, Россия, тел. +7 (903) 961-68-17, e-mail: [email protected]

В статье представлена инновационная технология мониторинга температуры поверхности штабелей угля, мест выхода угольных пластов на поверхность на разрезах и отвалов средствами аэросъемки в дальнем ИК-диапазоне (7500-13500 нм) при помощи тепловизионного модуля, установленного на БПЛА мультироторного типа. Аппаратно-программный комплекс (АПК) предназначен для выявления мест нагрева угля, что позволяет принять меры до начала перехода процесса в стадию активного горения. За счет мобильности и оперативности разворачивания АПК позволяет контролировать большие территории, а средства визуального отображения и бесконтактного измерения температуры значительно упрощают контроль за состоянием объектов мониторинга. Описан опыт успешного тестирования решения на угольных складах Восточной горнорудной компании на о. Сахалин.

Ключевые слова: самовозгорание, БПЛА, тепловизор, угольные штабели, беспилотники, дроны, 3D-модель, тепловизионный мониторинг.

Рис. 1. Скриншот (Screenshot) рабочего экрана монитора оператора

Беспилотники, дроны, мультикоптеры, БПЛА—термины, которые все чаще встречаются в заголовках новостей, а вопросы регулирования применения этой техники иногда становятся предметом бурной полемики в СМИ. Если раньше эти загадочные аппараты использовались в основном военными и энтузиастами-авиамоделистами, то сегодня начинается время их активного промышленного применения. Ниже описывается опыт успешного тестирования компанией Skymec БПЛА мультироторного типа от мирового лидера в производстве коммерческих дронов DJI на объектах Восточной горнорудной компании на о. Сахалин.

Самовозгорание угля в штабелях на угольных складах, в местах выхода пластов на поверхность на разрезах и в отвалах доставляет немало хлопот угледобывающим компаниям и предприятиям транспортной инфраструктуры. На обнаружение и борьбу с очагами возгорания приходится тратить дополнительные ресурсы, что приводит к росту издержек на содержание угольных складов, кроме того, теряется качество угля, снижается его стоимость. К сожалению, технология поиска мест нагрева и наблюдения за его динамикой зачастую не претерпела изменения еще с советских времен. Следствием этого является то, что борьба с возгоранием начинается тогда, когда процесс уже вовсю идет, в буквальном смысле пожирая запасы готовой продукции и создавая угрозу безопасности работающих людей и порчи дорогостоящей техники.

Инновационное решение, которое было протестировано на угольных складах Восточной горнорудной компании, -это мониторинг с воздуха в дальнем ИК-диапазоне (750013500 нм) состояния штабелей при помощи тепловизора, установленного на БПЛА. Аппаратно-программный комплекс (АПК) состоит из летающей платформы DJI Matrice 100, гиростабилизированого подвеса Zemnuse XT с теплови-зионым модулем FLIR, пульта дистанционного управления и программного обеспечения для управления летательным аппаратом, отображения и анализа видеоинформации и фотоснимков в ИК-диапазоне.

Чтобы оценить преимущества этой технологии, достаточно один раз взглянуть на рабочий экран монитора оператора (рис.1):

- наглядность - очень отчетливо видны участки с повышенной температурой;

- информативность - есть инструмент для бесконтактного измерения температуры поверхности в центральной точке экрана;

- результаты проводимого обследования можно документировать путем фото- и видеофиксации с привязкой к координатам GPS;

- возможность обследования больших территорий за короткое время;

- оперативность, время на разворачивание и предполетную подготовку занимает всего 2-3 минуты;

- возможность обнаружения не только очагов активного горения, но и мест потенциального возгорания на ранних стадиях, что позволяет вовремя принять меры для минимизации ущерба.

Тестирование оборудования проходило в сложных погодных условиях при температуре -30 °С, но даже при такой низкой температуре время полета квадрокоптера РЛ МаЫсе-100 составило около 30 мин., а тепловизионный модуль РНК на гиростабилизированном подвесе прекрасно справился с задачей выявления мест с повышенной температурой. По результатам обследования были скорректированы текущие мероприятия по профилактике самовозгорания угля и план отгрузки. На рис.2 представлен тепловизионный комплекс, включающий квадрокоптер и тепловизор.

Рис. 2. Тепловизионный комплекс

Основные характеристики оборудования, использовавшегося при тестировании технологии

Платформа (квадрокоптер) DJI Matrice 100

Точность зависания, м:

- вертикальная 0,5

- горизонтальная 2,5

Максимальная скорость, м/с:

- взлета 5

- снижения 4

Масимальная скорость полета, м/с 22

Расстояние от мотора до мотора по диагонали, мм 650

Максимальное сопротивление скорости ветра, м/с 10

Взлетная масса, г 3400

Модель подвеса zenmuse xt

Точность удержания оси, градус ±0,03

Углы вращения, градус:

- по оси наклона От +35 до -90

- по оси поворота ±320

- по оси крена ±15

Тепловизор Неохлаждаемый VOx микроболометр

Цифровой формат видео 336х256

Спектральный диапазон, мкм 7,5 - 13,5

Рабочая температура, °С От -10 до +40

Отдельно стоит рассказать о возможности построения матизировать процесс подготовки исходных материа-

3Р-термокарты объекта. При помощи специального про- лов для обработки, свести к минимуму риски ошибки

граммного обеспечения обработка большого количества пилота.

термоснимков методом фотограмметрии позволяет по- Стоит особо отметить, что в оборудовании произво-

строить 3Р-модель рельефа, привязанную к глобальным дителем заложена возможность онлайн-трансляции

координатам. Отличием от обычного облака точек, по- видеоизображения по локальной сети или через сеть

лучаемого при помощи лазерного сканирования, явля- Интернет. Это позволяет осуществлять мониторинг со-

ется то, что на него будет наложена текстура, которая стояния нескольких территориально разнесенных (хоть

в градациях серого отображает температуру в каждой в разных уголках страны) объектов из единого центра.

точке поверхности. В итоге получается очень удобное Видеоизображение может регистрироваться в центре

средство визуализации текущего состояния контроли- мониторинга и потом использоваться для оценки эф-

руемого объекта да еще и с привязками к координатам, фективности и контроля за работой соответствующих

что крайне важно для принятия управленческих реше- служб на местах. ний. При регулярной съемке одного и того же объекта

появляется возможность контроля за динамикой про- Выводы

цессов нагревания и прогнозирования возникновения Использование тепловизионного мониторинга с воз-

очагов возгорания. духа при помощи БПЛА позволяет легко контролировать

Возможность выполнения аэрофотосъемки в авто- большие территории угольных складов и существенно

номном режиме (без участия оператора) по заранее повысить оперативность выявления очагов самовозго-

подготовленным маршрутам дает возможность авто- рания угля.

ООО «НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА»

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ПОСТАВКИ ТЕХНИКИ ОЛ В РОССИЮ.

ОПТОВЫЕ ПРОДАЖИ, ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ, СБОРКА. ВНЕДРЕНИЕ Бкутес ТЕХНОЛОГИИ, ОБУЧЕНИЕ ПИЛОТИРОВАНИЮ, СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

+7 495 668-1141 | [email protected]

БОЛЬШЕ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА САЙТЕ

www.skymec.ru

SAFETY

UDC 778.35:622.822.22:622.693:621.796 © S.A. Zavertkin, 2017

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 3, pp. 32-34 Title

ATTENTION - AIR! UAV USE FOR THERMAL IMAGING MONITORING OF COAL SPONTANEOUS COMBUSTION AREAS DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-3-32-34

Author

Zavertkin S.A.1

1 Skymec, LLC, Moscow,109386, Russian Federation Authors' Information

Zavertkin S.A., Project Manager, tel.: +7 (903) 961-68-17, e-mail: [email protected] Abstract

The article presents an innovative technology of coal stockpiles surface temperature monitoring, as well as places of coal seam openings and slagheaps by means of aerial survey in far IR range (7500 - 13500 nm) with thermal imaging module based on multi-rotor UAV. Hardware-software complex (HSC) is designed to discover places of coal heating thus making possible to take early steps before the stage of active burning. Due to its mobility and quick deployment the HSC makes possible to monitor large areas while visual indicators and noncontact thermometer make the monitoring procedure easy. The successful trials on coal warehouses of East Mining Company Limited is desrcibed.

Keywords

Spontaneous combustion, UAV, Thermal imaging camera, Coal stockpiles, Drones, 3D model, Thermal imaging monitoring.

34

МАРТ, 2017, "УГОЛЬ"