基于尾礦庫區的無人機組合研究運用

近幾年，隨著我國對無人機產品的研發投入不斷加大，相關技術的不斷成熟，以及對國外相關技術的引入，無人機在總體設計、飛行控制、組合導航、中繼數據鏈路系統、傳感器技術、圖像傳輸、信息對抗與反對抗、發射回收、生產制造和部隊使用等諸多技術領域積累了一定的經驗，具備一定的技術基礎，無人機裝備體系結構有了較大改善，現代化水平有了明顯提高。在國內，消費級和行業級無人系統的商用化進程成指數級增長，無人飛行器等無人系統的適航管理、安全管理和運營機制也隨之獲得進一步完善。微型和輕小型智能無人系統的研發與應用，高性能無人系統的結構設計、智能材料、自動巡航、遠程遙控、圖像回傳等技術方面的突破，推動了無人機在物流、農業、測繪、電力巡線、安全巡邏、應急救援等重要行業領域的創新應用。國家出臺的關于無人機行業的重要支持政策，意味著該行業發展已上升至國家戰略，行業高增長格局已經確立。基于此，本文借助中金蒙礦尾礦庫區無人機組合運用，研究拓展行業無人機在尾礦庫區代替人工巡檢，并對尾礦干灘進行精準測繪，給尾礦庫區的安全生產管理提供精準科學的數據，為整個尾礦庫區的安全保駕護航。

1 尾礦庫區工業級無人機的運用背景

中金蒙礦地處于內蒙古滿洲里烏努格吐山，常年平均氣溫-2℃，常年風力等級平均四級，尾礦干灘儲存大壩依托烏努格吐山建立，大壩總面積約4.7平方公里，目前大壩平均海拔775m，離地最高處約70m左右。

夏天的路磕磕絆絆、坎坎坷坷，可他一樣也慢慢長大，他能獨自一個人穿過幾條馬路去菜場買油條，能獨自倒兩趟車去盲校上學，他甚至還學會了給奶奶修收音機。

尾礦從生產區精選后，內含多種化學冶煉劑的礦漿通過管道輸送到干灘排放口，儲存于庫區大壩中，由于礦漿濃度高，排放至大壩后易沉淀、凝固，導致排放找平困難，需根據干灘累計的量及面積來找合適的排放口，以便排放均勻，不對壩體造成局部壓力過大帶來的危險。目前根據人工大概判斷來尋找合適的排放口，包括輸送管道的泄露巡查、壩體泄露的巡查都是人工操作，不僅精準生產的數據不能及時提供，及惡劣的地理環境也給人工作業帶來了諸多不便，增加了各種監控不及時、不到位的風險，投入成本相對無人機作業比較高，且監控效率低。常年的低溫，易對水循環利用干灘船體周圍水域冷凍結冰，如結冰抽水泵無法工作，目前依靠人工巡視船體周圍水域冷凍結冰狀態，利用噴淋泵阻礙船體周圍水域冷凍結冰，以便水循環抽水泵能正常工作。干灘儲存大壩面積廣闊，且干灘并非只有壩體一帶存有，水域中間也大量存在，如果需要掌握干灘的面積及長度的一些數據，人工無法測量，只能目測或借助高端的掃描設備。

結合現在工業級無人機技術的成熟運用，借助無人機來代替工人的作業，提高尾礦干灘區域的科技技術運用，給礦產開發尾礦干灘處理技術帶來技術性的變革。

2 尾礦庫區工業級無人機的運用所需求和解決的問題

聶樹斌、呼格吉勒圖、陳滿……這些重大冤錯案件的被告人或不幸被錯殺或身陷囹圄。黨的十八大以來，司法機關用實際行動自我糾錯、敢于擔當，這些當事人的沉冤昭雪，充分顯現出司法體制改革給司法公正帶來的正向效應。

解決問題：利用可見光和紅外線熱成像進行壩體安全巡檢工作，首先由于工業級無人機具有自動駕駛功能，只需在地面站操控軟件中規劃好航線，支持一鍵起飛，一鍵降落，自主飛行等功能，在10公里遠距離圖傳的模式下，可實時對肉眼可見的壩體沉降作出快速的判斷，可回歸到方案第一步驟中，在模型圖上顯示提取坐標、區域、最大沉降量，并利用雙光吊艙工業級無人機持續監測。

（2）代替人工巡管、溝渠等泄露問題。主要需求為：可見管路泄漏、滲漏、變形等情況，能在電腦、移動終端實時或查看圖像、位置等信息。

解決問題：現有的管道泄漏監控方法不能快速、高效、準確的判斷管道泄漏問題，而工業級無人機搭載雙光吊艙，在溫差0.01℃以下都能快速準確的顯示出來，配以手持地面站，可在手持地面站清晰看到工業級無人機利用雙光吊艙巡管道實時傳送回的視頻影像，包括管道的變形亦可輕松甄別，實時圖傳的距離為10公里，實時影像數據不僅在地面操縱電腦中儲存，而已在工業級無人機飛行平臺上有儲存，利用現有4G技術，還可同步傳送到現有的儲存機房或中控顯示端，數據儲存安全，可追溯性強，人眼無法識別的微小滲漏都可以清楚識別。

（3）代替人工巡浮船周圍水面結冰問題。主要需求為：實時監測浮船周邊活水面積減小等情況；實時監測浮船與冰面接觸是否接觸。

水循環使用需要及時掌握浮船周圍活水面積數據，如果過小，需要隨時更改噴淋泵噴灑大小及時長，保證浮船周圍有一定的水面，才能讓尾礦干灘儲存大壩中的循環水能及時回流到生產區；另外水循環抽水泵工作需要在有活水的前提下進行，需要實時監測浮船與冰面接觸是否接觸，如果人工發現船與冰面有接觸，需要人工進行及時介入進行除冰等工作，否則在低溫環境下，浮船周圍將迅速結出厚厚的冰層，很難短時間清理干凈，影響水循環利用，增加人工及生產成本。

（3）尾礦庫區運用工業級無人機的重要性。在有色金屬礦業開發的后期，冶煉過后暫時不用的礦漿里包含多種有害的化學試劑，且在冶煉的過程中，沒被提取的重金屬從原始無害的礦石中被釋放成游離態，目前國內外較為妥當的處理方法為儲存在一個地方，利用天然沉積和凝固后，掩土進行還原于自然，待后續技術水平跟上時再次二次開發冶煉。而礦漿中的有害化學物質亦存在于礦漿沉積后的水中，如果隨意排放將對水土造成嚴重污染，及時經過污水進化處理后亦不可能實現將有害化學物質處理干凈，污染都將存在，中金蒙礦在礦漿沉積水循環再次利用，實現零排放在國內也屬于技術創新發明，避免水體污染，也可節約大量的水資源。

解決問題：工業級無人機搭載雙光吊艙不僅能解決前面提到的替代人工巡管和替代人工巡壩，同時在飛行的時候還能兼顧到對人工浮船周圍活水面積大小的監控，此項在雙光吊艙工業級無人機智能飛行的時候，規劃自動飛行航線時，覆蓋到人工浮船及周圍即可，在可見光模式里可輕松判別，人工浮船周邊活水面積減小或人工浮船與冰面接觸時，即可直觀的監控，并可利用雙光吊艙工業級無人機持續監測，起到持續監控的效果。

（4）干灘及水域面積、標高、液位等定期測量問題。根據國家要求，生產過后暫時無法提煉的礦漿需要進行還原大自然，在不傷害土地和環境的前提下，極大的利用本已需要還原自然的干灘礦漿，這項工作需要及時掌握干灘的面積及量方等相關數據。

另外，極寒環境下的礦漿排至儲存大壩中后，容易沉淀、結冰堆積，易增加壩體局部壓力，需要及時掌握干灘面積、標高以及水域液位等數據情況，以便能進行排放點及時更換，才能使尾礦礦漿能均勻排放至儲存大壩中。

（3）根據中金蒙礦使用需求匹配專業的地面站控制軟件；因中金蒙礦的特殊使用需求，現有的地面站控制軟件系統未必能滿足使用要求，都需根據特殊使用需求進行進一步調整及開發，確保使用的方便、順手等。

3 尾礦庫區工業級無人機運用的意義

目前我國高校教師崗前培訓的考核是以純粹的理論知識為考核內容，沒有衡量青年教師的相關教學實踐能力的考核。崗位培訓的最終目的是讓高校青年教師掌握教學理念和教學手段，因此，考核應從教學技能著手，減少死記硬背的理論知識題目[16]。建議采取閉卷與開卷相結合的方式，試卷考試形式與導師評價形式相結合的方式。《高等教育法規概論》與《高等學校教師職業道德修養》課程可以采取網上答卷的形式。其余教學技能課程的考核應以要求學員直接講課的方式來點評打分，同時導師在學員培訓期間結束后給予公正的評價。

根據第一步所取得的影像數據的基礎上，用雙光吊艙工業級無人機，對所需實時監測的區域或管道進行精準監測，取得30倍變焦的可見光和熱成像實時監測影像數據，定期實時自動實時監測飛行，全方位對可見管道滲漏、溝渠滲漏、壩體滲漏、壩體形態監控、浮船周圍水域面積等進行實時監控。

（2）尾礦庫區運用工業級無人機的必要性。在礦產開發的過程中，保護好環境也是國之所需，亦是企業責任，特別是在尾礦庫區干灘還原于自然的過程中，各個環節都非常有必要，包括管道輸送、壩體安全，一旦出事將造成不可挽回的損失，而人工監控無法做到實時、高效、快速的監控，利用先進的工業級無人機進行代替人工監控的必要性突出。

5.加強對整個檢修的運行重視程度，定期對相關工作進行檢查，并做好記錄，此外，工作人員還要具備處理事故的能力，以保證整個系統的安全運行。

在干灘儲存過程中，壩體增高，而膜袋儲存技術等系統，需要及時掌握干灘的面積、周長、量方等關鍵數據，否則在極寒溫度下尋找排放點失去了支撐，而成熟的三維傾斜攝影無人機測量技術可輕松讓企業獲取相關數據，目前不管是從經濟性還是從可行性上分析，工業級無人機建模測量必要性不言而喻。

給予WT與TLR4-/-小鼠大劑量LPS刺激后，血清相關炎癥因子水平ELISA檢測結果顯示：分別與各自對照組（NS組）比較，WT LPS組與TLR4-/-LPS組小鼠血清中IL-1α、IL-1β、TNF-α以及IL-18均明顯增加（P＜0.05）。與WT LPS組相比，TLR4-/-LPS組小鼠血清中IL-1α水平無明顯差異，但IL-1β、TNF-α和IL-18水平明顯低于WT LPS組（P＜0.05，圖5）。表明TLR4-/-主要影響IL-1β、TNF-α及IL-18的水平，對IL-1α水平影響較小。

然而不管是尾礦礦漿的儲存還是水循環再次利用，都是經過管道輸送，為不讓這些帶有污染的物質給自然帶來污染，嚴格的管道泄漏監控成為重中之重，而像這種大面積儲存區域，管道密布的尾礦干灘，實現人工實時高效的監控幾乎不可能。而隨著每年的開發進程，尾礦積累越來越多，壩體逐年都在增高，特別是在中金蒙礦尾礦庫區地處的極惡劣環境下，干灘面積不均勻、排放點不均勻或壩體絲毫裂縫都有可能嚴重威脅大壩安全。利用高效、安全的工業級無人機進行精準測量和實時監控變得非常重要。

（4）尾礦庫區運用工業級無人機的可行性。目前工業級無人機已被成功運用到了各行各業，在理論上，工業級無人機具有自動駕駛和多模式功能，加上所搭載的載荷，功能進一步提升，理論上的技術評估沒有任何疑問。

在實地的調研過程中，發現中金蒙礦尾礦庫區地域寬闊沒有障礙、遮擋，遠離機場及相關禁飛區，地理位置非常適合工業級無人機高效作業。從經濟性來看，利用工業級無人機代替工人作業效率高，可幫企業節省一部分人工成本。因此不管是從理論上、技術支撐，還是可靠性、地理位置或經濟性方面分析，具有高度的可行性。

4 尾礦庫區工業級無人機運用技術方法

中金蒙礦尾礦尾礦庫區領域工業級無人機運用方案分兩個部分，首先用五相機傾斜攝影無人機對整個尾礦干灘區域進行整體數字建模和三維地形圖掃描，定期智能自動飛行作業，并根據尾礦庫區區域影像數據，對干灘面積、長度、方量、水域面積、標高、坡率、尾礦礦漿流向等進行精準測量或定期監控，準確掌握干灘系統數據及影像資料。

（1）尾礦庫區運用工業級無人機的先進性。尾礦庫區利用工業級無人機代替人工作業，是在工業級無人機高度發展的基礎上發展起來的，集無線電傳輸、高精度傳感器元器件、自動駕駛技術、精密軟件系統等多個功能模塊集成的使用技術，工業級無人機本身技術先進性強，創新性好，屬于近幾年才發展起來的高新技術，在一定程度上代表人工智能的高度水平。

濾芯是一款凈水器的關鍵，也是一款凈水器核心競爭力的體現。在反滲透凈水器產品中，很多廠家為了控制成本，凈化濾芯往往選擇國產或國產、進口混合式的濾芯搭配。

特別是工業級無人機在礦業開發尾礦庫區監測、測繪領域，在國內屬于先驅，行業運用的著眼點高，具有很高的先進性，將帶動國內尾礦庫區領域工業級無人機智能運用，必將帶來一場尾礦干灘安全作業的技術革命，在行業里將具有很好的示范性，將得到大力推廣，也將工業級無人機行業運用推向一個新的高度水平。

（1）代替人工巡壩、泄露問題。主要需求為：肉眼可見的壩體沉降及鎖定坐標位置、區域范圍、最大沉降量，并持續監測；肉眼可見的橫向、縱向裂縫，圖上顯示其長度，最大寬度，并持續監測；局部壩體出現明顯塌陷顯示坐標；外壩坡、壩腳持續性滲流，圖上顯示坐標。

（1）集所有先進傳感器及無人機材料打造超穩定的工業級無人機飛行平臺；現有的工業級無人機傳感器、材料非常多，很多機構在工業級無人機制作的時候，為了追求最大利潤，會使用相對低廉、品質保證低的元器件，使得工業級無人機作業的時候可靠性低，可操控性不強，精度低下；而中金蒙礦地處滿洲里市郊區，常年氣溫低、風大，對工業級無人機有更高的要求。

（2）集先進的無線電及遠距離圖傳技術保證工業級無人機通訊暢通；因中金蒙礦的生產至關重要，尾礦庫區領域工業級無人機使用要求監控需要全方位、無死角；而地處偏遠地區的尾礦庫區，面積巨大，實時監控要求圖傳必要要有足夠的遠，無線電傳輸技術和遠距離圖傳技術必須在原有的基礎上上升一個臺階，才能滿足中金蒙礦尾礦庫區工業級無人機使用的通訊功能。

解決問題：尾礦庫區工業級無人機運用中涉及了用三維傾斜攝影無人機對尾礦庫區干灘儲存進行數字建模和處理三維模型圖，三維傾斜攝影無人機系統中設計有五相機和PPK、GPS等定位差分模塊，控制精度可以達到5cm以內，在工業級無人機獲取影象數據后，輸入專用的軟件中處理數據，輸出高精度的三維模型圖，可測量干灘庫區水圈面積、水位標高、干灘長度及面積、干灘標高等數據信息，讓生產人員快速做出正確的判斷或決策。

因此，與其勉強買房，不如從實際出發尋找更合理的方案。當然，無論是否立即買房，在婚姻的頭3年，對房子這件事情，做出一個雙方認可并為之努力奮斗的理財規劃，是非常重要的。

（4）根據中金蒙礦使用需求搭載、調試多功能專業載荷；在有適合于惡劣環境能作業的飛行平臺和軟件還不夠，還需要有能執行各項功能的載荷，在業界，做傾斜攝影的載荷和做實時監控的載荷形式多樣，運用中將挑選索尼高精度鏡頭集成傾斜攝影載荷，將帶有可見光和紅外線熱成像的雙光吊艙執行實時監控；載荷單獨調參，待功能穩定，再次集成飛行平臺，確保載荷在工業級無人機飛行平臺上能功能正常。

《世說新語》及劉孝標注都有重要的學術價值，學界常作為一個整體來研究。劉注《世說新語》撰著的起始時間有可能在梁天監十五年(516)之前[2](P20)。《世說新語》在唐及其前惟一幸存本，為日本明治十年(1877)在京都東寺庫中發現的唐寫本《世說新語》殘卷。

5 目前尾礦庫區無人機組合運用所存在的問題

（1）續航時間問題。目前尾礦庫區的工業級無人機以電動工業級無人機為主，而電池作為整個工業級無人機的動力核心，電池的能量直接關系到無人機的續航時間，能量占比高的新型動力電池也是我國近幾年急需解決的行業難題，如果攻克，將大大提高電池的供電能力，工業級無人機的續航時間和作業效率將大大的提高。眾所周知，工業級無人機的續航時間與自身的重量本是一對此消彼長的矛盾體，工業級無人機在設計的時候要充分考慮電池的供電能力以及飛行平臺本身的自重，既要滿足搭載有效的載荷，且要追求效率最大化，給工業級無人機的設計和制造都帶來了一定的困擾，如何找到平衡點，是一個值得去思考的問題。

（2）無法全自動執行作業的問題。現有的工業級無人機雖說具有一定的自主、自動功能，畢竟只是一定程度上的，自動功能需要人工輔助才能得以實現，能提高作業效率，但是無法脫離人工輔助進行全自動執行作業；而全自動的避障或智能工業級無人機的出現，還需科技力量的深度發展，需要更加精準的傳感器以及新型科技技術，需要人工智能的廣泛使用，當然這也是工業級無人機的終極目標。

6 未來工業級無人機發展的趨勢

（1）自動駕駛系統更加精準。隨著工業級無人機行業運用的拓展，對工業級無人機自動、自主功能的要求也越來越高，而工業級無人機的核心是自動駕駛系統，即飛控系統，正是因為工業級無人機的自動駕駛系統，依靠工業級無人機機身上的大量先進且靈敏的IMU慣導測量傳感器，實時感知外界環境、無人機飛行姿態等相關數據，并將實時感知的數據參數傳送至自動駕駛系統核心，使得工業級無人機能迅速做出決策，自動調整飛行姿態，保證飛行穩定性，并將飛機的實時飛行參數反饋到軟件界面，讓工業級無人機能自動、自主的飛行。

（2）將出現新的動力系統或電池。在未來的工業級無人機使用過程中，工業級無人機的體積將越來越小，成本將進一步降低，而可靠性將會進一步提升，目前工業級無人機大多采用高能鋰電池帶動無刷盤式電機，而盤式電機經匹配的電調控制，在未來整套動力系統的結構或性能將會變得更加高效，壽命將不斷提高；關于高能鋰電池的能占比在未來一定會被攻克，將出現新型高能占比的電池，為工業級無人機提供更長的航時。

（3）無人機系統將向集成化方向發展。從工業級無人機的行業使用和現狀來看，未來工業級無人機系統將向集成化方向發展，并將呈現出兩種形式，首先，工業級無人機內部將出現系統化，完整的工業級無人機系統由飛行平臺和載荷等組成，通過飛行平臺與載荷之間的深度配合和集成，工業級無人機才能圓滿的完成任務；隨著無人機技術與載荷技術的發展，以及用戶對整個無人機系統的尺寸、重量等參數的要求不斷提高，無人機與任務載荷間的集成度將會逐步提高，可能會出現共用其中的部分零部件、操作系統等發展趨勢;二是無人機平臺的通用化。通過采用模塊化設計和開放式結構，根據任務需要，隨時更換相應的任務載荷，實現“一機多用”和“即插即用”的平臺功能。

4) 根結線蟲毒力測定方法。取96孔細胞培養板，每孔加入配好的不同濃度的藥劑150 μL，再加入等體積的線蟲懸浮液，25℃條件下保濕培養。分別于24 h和48 h后觀察記錄線蟲死亡數目(線蟲呈僵直不動為死蟲，線蟲呈彎曲蠕動狀態為活蟲)，計算死亡率和校正死亡率。

7 結語

隨著時代的進步，科學技術的不斷提高，提升生產效率，減少成本投入是企業迫在眉睫的問題，效率的提升關鍵在于設備，工業級無人機作為高科技智能技術裝備的代表，拓展工業級無人機的行業研究運用也體現了企業尋求解決辦法，努力創新的思路。在世界經濟創新的時代大背景下，中金蒙礦順應時代的潮流，結合實際情況研究運用適合本企業發展的先進設備。本文后半部以中金蒙礦尾礦庫區工業級無人機研究運用為例，拓展工業級無人機的一個全新運用領域，對有色金屬礦業開發企業工業級無人機運用的解釋具有一定的局限性，為此，在尾礦庫區工業級無人機運用領域的深一步研究還有待提高。

[1]白瑞杰，李曉雪．《中國制造2025》背景下的無人機發展前景[J]．無人機應用專題，2017年,(第4期)：12頁．