淺析無人機在尾礦庫干灘測量中的應用

李 建，趙國強

（河北鋼鐵集團礦業有限公司機電檢修分公司，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。

根據相關規范，干灘監測是衡量尾礦庫安全中的重要指標，本文就針對常見的幾種干灘監測方式進行分析對比。傳統的人工目測和超聲波測量弊端尤為明顯，無人機的投入使用解決了傳統測量方式的缺點，在現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 人工測量的優點

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

1.2 人工測量的缺點

這種方法不能做到自動化，人工消耗較大，不便于連續監測，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置多個剖面，每個剖面設兩個監測點，其中第一監測點設置在靠近壩體的干灘灘頂處，第二監測點則對應地設置在從壩體向庫區水位方向按國家標準規定的距離位置。在設定的監測點埋設立桿，安裝超聲波液位計，預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，再結合水面高度來計算干灘長度。

2.1 超聲波測量的優點

超聲波測量方法易于定向發射、方向性好、強度易控制，與被測量物體不需要直接接觸的優點，是干灘測量的理想手段。

2.2 超聲波測量的缺點

近年來出現的測量方法是利用庫區水位高程，結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。

目前國內超神波測量設備需要部署在湖中心的多個點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生沉陷或傾斜，進而使測量結果出現嚴重偏差。隨著沉積灘的尾礦逐漸增加，監測桿會逐漸被埋沒導致設備而無法回收，易造成公司財產的浪費。

由于尾礦中大多都含有侵蝕性物質，因此在現有的坡度推算法中，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的腐蝕，使用壽命極短，若采用架空敷設方式設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重問題。

3 無人機測量

目前，無人機廣泛的應用于航拍攝影、消防、高壓線路巡檢、救援、測繪等各個領域，無人機的測量尾礦庫干灘長度的技術主要是利用GPS定位技術將其本體所在的位置信息，如經度、緯度和飛行高度等數據實時傳輸至地面站，再通過地面站上的數據分析軟件將干灘長度計算出來，以便巡檢人員能夠實時掌握現場干灘的長度信息。

3.1 無人機測量的優點

具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、作業周期短等特點，在尾礦庫干灘測量中具有明顯優勢，隨著無人機與高清攝像機技術的發展，基于無人機平臺的高清航攝技術已顯示出其獨特的優勢，無人機與航空測量相結合使得測量技術有了一個嶄新發展方向。

能夠實時、準確、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，因而有效降低發生尾礦庫安全事故的風險。

無人機測量通常低空飛行，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起降，對獲取數據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到的地區監測功能。升空準備時間15分鐘即可。

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

3.2 無人機測量的缺點

續航時間較短，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航時間的影響。

因無人機本身屬于電子設備，容易受到電磁環境、周圍架空線纜、立桿等因素的影響。

容易受到雷、雨、大霧、大風等惡劣天氣的影響。

4 結語

經過上述對比分析，無人機先進的測量技術相較于傳統的測量技術更具優勢，符合網絡信息、智能化時代的技術要求，可以很好的滿足測量精準度的要求，大大的提高工作效率，減輕了人員的工作強度，對干灘長度的測量意義重大。