In genere, le miniere sotterranee si trovano in vaste e remote aree montuose, il che lo rende estremamente impegnativo e richiede molta manodopera per monitorare le operazioni minerarie e le infrastrutture associate.
La raccolta di dati geotecnici da queste regioni di difficile o impossibile accesso, la mappatura della geologia ingegneristica o la caratterizzazione del sito e la misurazione dei parametri atmosferici e della concentrazione di gas sono sempre una sfida per i minatori, utilizzando metodi tradizionali che richiedono tempo e denaro.
I droni odierni, dotati di diversi tipi di sensori, sono utili ai minatori per svolgere in sicurezza la maggior parte dei compiti pericolosi nelle miniere sotterranee come monitoraggio, rilevamento, mappatura dell'ambiente e consegna di esplosivi e pacchi, portando a una migliore valutazione, pianificazione strategica , coordinamento, gestione e conformità.
Nonostante i significativi progressi nella tecnologia dei droni e le numerose potenziali applicazioni nelle miniere sotterranee, l'uso dei droni è stato limitato a causa di diverse sfide come ambienti in cui non è consentito il GPS, spazi ristretti, mancanza di segnale wireless, concentrazione di polvere e gas e ambienti generalmente difficili .
Questo post evidenzierà alcune delle sfide comuni e delle potenziali soluzioni per l'utilizzo della tecnologia dei droni nelle miniere sotterranee.
Ambienti sotterranei duri
Gli ambienti sotterranei difficili pongono diversi ostacoli al volo dei droni. Lo spazio confinato, il calore e l'umidità, la visibilità ridotta, la velocità dell'aria, la concentrazione di polvere, le condizioni di scarsa illuminazione e la mancanza di un sistema di comunicazione wireless rendono difficile per un operatore pilotare un drone nelle aree sotterranee. Inoltre, l'accesso a luoghi irraggiungibili e persino pericolosi nelle miniere sotterranee è praticamente impossibile per un operatore di droni.
Per risolvere questo problema, i droni dovrebbero essere resistenti alle collisioni. Inoltre, il drone dovrebbe essere in grado di rilevare ed evitare gli ostacoli durante il volo. Dovrebbe anche tollerare ambienti minerari sotterranei ostili e volare in presenza di polvere e fumo pesanti. Dovrebbe essere impermeabile, antipolvere, antiurto e dovrebbe resistere ai cambiamenti di pressione, temperatura e umidità in tutto il sito minerario. Come minimo, il drone dovrebbe avere una navigazione completamente autonoma in un ambiente completamente privo di GPS senza illuminazione diversa da quella fornita dal drone.
Propagazione del segnale
È necessaria una connessione del segnale radio senza interruzioni tra il drone e il telecomando per pilotare il drone. A causa della presenza di ostacoli e di un ambiente che assorbe continuamente l'energia del segnale, la propagazione del segnale è diventata una sfida significativa nell'uso dei droni nelle miniere sotterranee. Se un drone vola lontano nel sottosuolo, perderà il suo segnale e, di conseguenza, non potrà tornare al punto di schieramento. Poiché i siti minerari sotterranei sono in continua espansione, l'area di copertura delle comunicazioni aumenta man mano che l'operazione continua, il che crea una sfida per un drone che copre l'intera miniera durante le normali operazioni di lavoro e le emergenze.
Per risolvere questo problema, dovrebbe essere integrato un sistema di trasmissione con il drone. Ciò può consentire al drone di volare lontano nei passaggi sotterranei e nei tunnel curvi verso il basso senza perdere il segnale. Dovrebbe anche inviare un flusso video costante di ciò che la videocamera del drone sta registrando.
Durata della batteria
La durata della batteria è un altro fattore limitante poiché può limitare il tempo di volo. In molte circostanze, è necessaria la sostituzione della batteria per prolungare il tempo di volo. Anche la situazione meteorologica nelle miniere sotterranee può influire sulla durata della batteria. In genere, i droni funzionano a batteria e consumano energia per il volo stazionario, la connessione wireless, i dati e l'elaborazione delle immagini. Inoltre, umidità o perdite d'acqua danneggiano i componenti elettronici dei droni e interferiscono con la comunicazione tra il drone e il suo controller. Alcuni droni utilizzano sistemi di alimentazione ibrida (ovvero batterie più motore a combustione) per eseguire missioni di lunga durata. A causa delle limitazioni di alimentazione, è necessario decidere se eseguire l'analisi dei dati e delle immagini a bordo in tempo reale o offline per ridurre il consumo energetico. A causa della presenza di metano e di potenziali rischi di esplosione/incendio, la batteria e i sensori elettronici devono essere isolati.
Conclusione
Come accennato, ci sono molte sfide nell'uso dei droni in ambienti sotterranei. Per affrontare tutte queste sfide, è necessario progettare un drone ottimizzato, idealmente un drone ad ala rotante (simile agli elicotteri) con capacità di volo stazionario ed elevata manovrabilità in ogni direzione, orizzontalmente, verticalmente.