淺析無人機(jī)在尾礦庫干灘測量中的應(yīng)用

李 建，趙國強(qiáng)

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司機(jī)電檢修分公司，河北 唐山 063700）

尾礦庫是一個具有高勢能的人造泥石流危險源，存在潰壩危險，一旦失事，容易造成重特大事故。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，干灘監(jiān)測是衡量尾礦庫安全中的重要指標(biāo)，本文就針對常見的幾種干灘監(jiān)測方式進(jìn)行分析對比。傳統(tǒng)的人工目測和超聲波測量弊端尤為明顯，無人機(jī)的投入使用解決了傳統(tǒng)測量方式的缺點(diǎn)，在現(xiàn)代測量工作中備受歡迎。

1 人工測量

人工測量尾礦庫干灘長度是國內(nèi)外常用的測量方法，是指從最高一級子壩開始在干灘上每50 m(依據(jù)干灘具體情況而定)插一面紅旗，一直延伸至灘水交界處，由巡壩人員目測干灘的長度。

1.1 人工測量的優(yōu)點(diǎn)

由于巡檢人員定期去壩頂進(jìn)行常規(guī)的巡檢任務(wù)，可以更全面、更直觀的查看干灘長度以及現(xiàn)場其他情況，以便及時做出反應(yīng)，解決問題。

1.2 人工測量的缺點(diǎn)

這種方法不能做到自動化，人工消耗較大，不便于連續(xù)監(jiān)測，對操作人員也存在安全隱患。

2 超聲波測量

超聲波測量是在尾礦庫干灘上設(shè)置多個剖面，每個剖面設(shè)兩個監(jiān)測點(diǎn)，其中第一監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在靠近壩體的干灘灘頂處，第二監(jiān)測點(diǎn)則對應(yīng)地設(shè)置在從壩體向庫區(qū)水位方向按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的距離位置。在設(shè)定的監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)立桿，安裝超聲波液位計，預(yù)先測定好液位計的高程及相對距離，通過測量液位計距灘面的高度來計算干灘高程，求出干灘坡度，再結(jié)合水面高度來計算干灘長度。

2.1 超聲波測量的優(yōu)點(diǎn)

超聲波測量方法易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制，與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是干灘測量的理想手段。

2.2 超聲波測量的缺點(diǎn)

近年來出現(xiàn)的測量方法是利用庫區(qū)水位高程，結(jié)合干灘坡度計算獲得，由于干灘分散排放的坡度不夠均勻，測量誤差較大。

目前國內(nèi)超神波測量設(shè)備需要部署在湖中心的多個點(diǎn)位來自動測量干灘長度，但由于不斷有礦漿灌入，灘面不斷變化，因物位計的重量而產(chǎn)生沉陷或傾斜，進(jìn)而使測量結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。隨著沉積灘的尾礦逐漸增加，監(jiān)測桿會逐漸被埋沒導(dǎo)致設(shè)備而無法回收，易造成公司財產(chǎn)的浪費(fèi)。

由于尾礦中大多都含有侵蝕性物質(zhì)，因此在現(xiàn)有的坡度推算法中，物位計的供電電纜和通信線纜若采取地埋方式會受到很強(qiáng)的腐蝕，使用壽命極短，若采用架空敷設(shè)方式設(shè)置供電電纜和通信線纜，則又存在雷擊、電桿傾斜、隨干灘抬升電桿被埋等嚴(yán)重問題。

3 無人機(jī)測量

目前，無人機(jī)廣泛的應(yīng)用于航拍攝影、消防、高壓線路巡檢、救援、測繪等各個領(lǐng)域，無人機(jī)的測量尾礦庫干灘長度的技術(shù)主要是利用GPS定位技術(shù)將其本體所在的位置信息，如經(jīng)度、緯度和飛行高度等數(shù)據(jù)實時傳輸至地面站，再通過地面站上的數(shù)據(jù)分析軟件將干灘長度計算出來，以便巡檢人員能夠?qū)崟r掌握現(xiàn)場干灘的長度信息。

3.1 無人機(jī)測量的優(yōu)點(diǎn)

具有機(jī)動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、作業(yè)周期短等特點(diǎn)，在尾礦庫干灘測量中具有明顯優(yōu)勢，隨著無人機(jī)與高清攝像機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于無人機(jī)平臺的高清航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢，無人機(jī)與航空測量相結(jié)合使得測量技術(shù)有了一個嶄新發(fā)展方向。

能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確、可靠地測量出干灘長度，并且真實精確地反映出尾礦庫的實際安全狀況，因而有效降低發(fā)生尾礦庫安全事故的風(fēng)險。

無人機(jī)測量通常低空飛行，空域申請便利，受氣候條件影響較小。對起降場地的要求限制較小，可通過一段較為平整的路面實現(xiàn)起降，對獲取數(shù)據(jù)時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達(dá)到的地區(qū)監(jiān)測功能。升空準(zhǔn)備時間15分鐘即可。

該種測量方法能夠直接將干灘長度數(shù)據(jù)在地面站中實時顯示，方便了巡檢人員直接了解尾礦庫現(xiàn)場情況。

3.2 無人機(jī)測量的缺點(diǎn)

續(xù)航時間較短，飛行時間一般在半小時左右，對于長時間的測量工作容易收到續(xù)航時間的影響。

因無人機(jī)本身屬于電子設(shè)備，容易受到電磁環(huán)境、周圍架空線纜、立桿等因素的影響。

容易受到雷、雨、大霧、大風(fēng)等惡劣天氣的影響。

4 結(jié)語

經(jīng)過上述對比分析，無人機(jī)先進(jìn)的測量技術(shù)相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)更具優(yōu)勢，符合網(wǎng)絡(luò)信息、智能化時代的技術(shù)要求，可以很好的滿足測量精準(zhǔn)度的要求，大大的提高工作效率，減輕了人員的工作強(qiáng)度，對干灘長度的測量意義重大。