L'exploitation minière souterraine présente des risques de sécurité uniques et importants par rapport à l'exploitation minière à ciel ouvert, en raison de concentrations de contraintes élevées, de faibles masses rocheuses, d'un accès et d'une qualité de l'air limités.
L'équipement de surveillance traditionnel pour la surveillance des chantiers est inefficace et peu pratique dans la plupart des cas, en raison des difficultés à placer l'équipement de surveillance à l'intérieur des zones dangereuses des chantiers.
Les drones sont utiles ici pour que les ingénieurs effectuent diverses missions dans les mines, qui sont trop "ennuyeuses, sales ou dangereuses" pour les humains. Équipés de capteurs, de moteurs, d'hélices, de caméras et de systèmes GPS, ils peuvent effectuer des tâches minières complexes en quelques heures avec moins d'heures de travail, ce qui augmente la productivité et l'efficacité.
Notamment, les avancées technologiques rapides dans les capteurs passifs et actifs ont renforcé la capacité des drones dans divers types de missions. Les capteurs ont des spécifications différentes selon la taille du drone, l'objectif de l'enquête et les conditions d'éclairage.
Cet article explorera certains des capteurs couramment utilisés sur les drones miniers, notamment les capteurs infrarouges (IR), les capteurs à ultrasons, les capteurs RVB, les caméras stéréo, les télémètres laser (LRF), les radars à bande ultra large (UWB) et les capteurs hyperspectraux. /P>
1. Capteurs infrarouges (IR)
Les capteurs infrarouges (IR), considérés comme des capteurs de chaleur, sont des capteurs de détection d'obstacles à faible coût qui peuvent détecter le rayonnement énergétique des objets. Généralement, dans le spectre infrarouge, tous les matériaux au-dessus du zéro absolu émettent des ondes.
Malgré la résolution limitée, les capteurs infrarouges peuvent facilement détecter les humains. Il a également l'avantage de détecter à travers le brouillard, la fumée, le jour et la nuit. Cependant, les images du capteur peuvent être déformées par la flamme et toute autre source à haute température. De plus, il ne fonctionne pas bien à travers la poussière épaisse.
2. Capteurs à ultrasons (États-Unis)
Les capteurs à ultrasons (US) sont également des capteurs peu coûteux et simples viables pour diverses applications. Seuls capteurs standards de la technologie des drones non basés sur les ondes électromagnétiques (EM), ils détectent les obstacles en émettant des ondes sonores à haute fréquence et en collectant les ondes réfléchies. La distance aux obstacles est déterminée en calculant le temps de vol. Un inconvénient est qu'ils ont une portée plus courte par rapport aux autres capteurs.
3. Capteurs rouge-vert-bleu (RVB)
La caméra RVB est couramment utilisée pour l'arpentage et la cartographie, la surveillance du trafic routier, le calcul du volume des stocks, la surveillance de la sécurité, l'inspection, etc. Elle capture des images RVB (rouge vert bleu) et possède deux stéréos actifs ou une détection du temps de vol pour l'évaluation de la profondeur.
La sélection de la caméra RGD doit être effectuée avec soin, compte tenu de la consommation d'énergie du drone. Un appareil photo compact est préféré pour les drones à voilure fixe dans une situation normale car ils ne peuvent pas transporter d'appareils lourds.
4. Caméras stéréo
La caméra stéréo est équipée de deux objectifs ou plus pour créer des images 3D haute résolution, similaires au système visuel humain. En utilisant des capteurs d'image séparés, il peut développer des images tridimensionnelles avec une grande précision dans un environnement propre. Cependant, ses performances sont médiocres dans le brouillard, la fumée et la poussière car les ondes lumineuses sont déformées dans de telles conditions.
5. Télémètres laser (LRF)
Les télémètres laser (LRF) sont des capteurs coûteux largement utilisés pour la détection d'obstacles dans les drones. Dans les LRF, un faisceau laser est émis vers un obstacle pour mesurer la distance à un objet en recevant une onde réfléchie et en tenant compte du temps de vol. Étant donné que les LRF utilisent des longueurs d'onde optiques de la lumière, ils ne conviennent pas au brouillard, à la fumée, à la poussière ou à des conditions défavorables similaires.
6. Radar ultra-large bande (UWB)
Le radar ultra-large bande (UWB) effectue la détection d'obstacles en émettant des ondes électromagnétiques dans le spectre radio. Semblable aux États-Unis et aux LRF, la distance cible est mesurée en calculant l'onde réfléchie et les temps de vol. Les ondes radio ont une longueur d'onde plus longue que la lumière visible et l'infrarouge, offrant une meilleure pénétration que la lumière visible dans la poussière, la fumée, le brouillard et d'autres conditions défavorables.
UWB a également d'autres caractéristiques qui le rendent plus approprié dans les mines. Il a une résolution d'image précise et supérieure à celle des capteurs à ultrasons dans des conditions difficiles. Deuxièmement, UWB utilise peu d'énergie, c'est-à-dire moins de 1 Watt. Cela permet d'économiser considérablement l'énergie de la batterie du drone. Troisièmement, UWB a une interférence minimale avec d'autres utilisations sans fil comme le contrôleur de vol et la liaison de télémétrie concernant la faible densité spectrale. Enfin, UWB peut détecter des objets avec différentes caractéristiques comme des bords, des coins, etc. Il peut également identifier les coordonnées tridimensionnelles de l'objet le plus proche.
7. Capteurs hyperspectraux
La plupart des imageurs multispectraux tels que Landsat, SPOT et AVHRR détectent la réflectance du matériau de surface de la Terre sur plusieurs larges bandes de longueur d'onde, séparées par des segments spectraux. Les capteurs d'imagerie hyperspectrale légers (HSI), quant à eux, évaluent le rayonnement réfléchi comme une série de bandes de longueur d'onde étroites et contiguës.
Typiquement, ces bandes sont mesurées à des intervalles de 10 à 20 nm par des capteurs hyperspectraux. Ils fournissent des informations qui ne sont pas accessibles par les méthodes traditionnelles. En général, ces capteurs sont largement utilisés en géologie, en cartographie minérale et en exploration.
8. Capteurs magnétiques
Les capteurs magnétiques produisent des mesures précises du champ magnétique. Ils évaluent les perturbations et les changements dans le champ magnétique incluent le flux, la force et la direction. Le poids normal d'un magnétomètre au césium est d'environ 0,82 kg. Quatre magnétomètres sont nécessaires pour dériver des gradients de champ magnétique tridimensionnel, produisant un poids combiné de 3,28 kg. Ces capteurs sont principalement utilisés pour l'exploration minière.
9. Gamme spectrale visible et proche infrarouge (VNIR)
La partie visible et proche infrarouge (VNIR) du spectre électromagnétique a une longueur d'onde à des intervalles d'environ 400 et 1400 nanomètres (nm). Cette gamme se compose d'un spectre visible complet avec une partie adjacente du spectre infrarouge jusqu'à la bande d'absorption de l'eau à des intervalles de 1400 et 1500 nm.
Les capteurs VNIR, utilisés sur les drones en raison de leur petite taille et de leur faible poids, peuvent mesurer l'humidité de surface des fosses à ciel ouvert, des digues à résidus, des murs des espaces souterrains et des surfaces. De plus, chaque minéral particulaire a une signature spéciale dans les spectres VNIR, ce qui est un avantage dans l'exploration minérale par des drones équipés d'un capteur VNIR.
10. Capteurs de qualité de l'air
Outre tous les capteurs mentionnés ci-dessus, des capteurs spécifiques peuvent être installés sur un drone pour une mission spécifique, par exemple, pour surveiller la qualité de l'air, la détection de gaz, la surveillance de la poussière, etc. éléments de détection électrochimiques. Ils peuvent être installés sur un drone en fonction du type de contamination, du temps de libération et des exigences de mesure.