露天礦區(qū)中的大疆機(jī)場，如何助力環(huán)境治理與修復(fù)？

海州露天煤礦，位于遼寧省阜新市城區(qū)南部，是新中國成立后第一座現(xiàn)代化、機(jī)械化的露天煤礦，曾是當(dāng)時(shí)世界第二、亞洲最大的露天煤礦。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)大規(guī)模開采，海州露天礦變成生態(tài)環(huán)境破壞的“重災(zāi)區(qū)”。

海州露天礦

在該露天礦的綜合治理中，阜新市生態(tài)環(huán)境治理發(fā)展有限公司引入 2 臺大疆機(jī)場無人值守設(shè)備，為生態(tài)環(huán)境重建項(xiàng)目提供重要數(shù)據(jù)支撐。

1953 年，海州露天礦正式投產(chǎn)；2005 年，礦區(qū)因資源枯竭關(guān)停；2014 年，礦區(qū)宣布全面關(guān)閉。

在長達(dá) 60 余年的開采中，該露天礦形成了東西長 3.9 公里、南北寬 1.8 公里、深約 350 米的城市“傷疤”，同時(shí)在礦坑周邊還存在近 20 平方公里的矸石山和工礦廢棄地，殘煤自燃問題突出，生態(tài)環(huán)境退化，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，極端天氣下礦坑（區(qū)）水災(zāi)嚴(yán)重，影響周邊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

在海州露天礦的生態(tài)環(huán)境治理中，傳統(tǒng)人力巡查面臨諸多難題。該露天礦總面積達(dá) 8 平方公里，礦區(qū)道路崎嶇難行，且礦坑內(nèi)早晚霧氣繚繞，施工區(qū)域煙塵過大，導(dǎo)致能見度低，人工難以對關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行快速清晰的巡查。此外，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、殘煤自燃等安全隱患，人工巡查危險(xiǎn)性極高。

海州露天礦煙塵過大，能見度低

為此，海州露天礦區(qū)部署 2 臺大疆機(jī)場，遠(yuǎn)程制定飛行計(jì)劃、自動執(zhí)行任務(wù)。大疆機(jī)場有著強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)性，具備 IP55 高防護(hù)等級，可從容應(yīng)對海州露天礦區(qū)的煙塵環(huán)境，在礦區(qū)建模、礦區(qū)日常巡檢、自燃點(diǎn)監(jiān)測等場景得到應(yīng)用。

部署于海州露天礦的大疆機(jī)場

礦區(qū)的實(shí)景模型是進(jìn)一步監(jiān)控、分析的數(shù)字基礎(chǔ)。海州露天礦區(qū) 2 臺大疆機(jī)場分別設(shè)在南幫項(xiàng)目和北幫項(xiàng)目，工作人員利用大疆司空 2 新版本航線編輯器，以第一視角，“所見即所得”高效地大疆機(jī)場遠(yuǎn)程規(guī)劃航線。

海州露天礦共規(guī)劃 25 條航線，無需人員抵達(dá)現(xiàn)場，無人機(jī)即可全自動化采集數(shù)據(jù)，并通過大疆智圖建模軟件生成三維模型，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在南幫中部項(xiàng)目，現(xiàn)場需要治理的土地約 27000 平方米。施工過程中，土方量測量是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)對土方量的計(jì)算，工作人員將航線高度設(shè)置為 100 米，大疆機(jī)場每月進(jìn)行 1 次土方量測量，并通過精細(xì)化建模，計(jì)算土方填充量。

用于計(jì)算土方量的模型

國開行項(xiàng)目區(qū)位于礦區(qū)西南側(cè)，為了平整路面，該區(qū)域鋪設(shè)了長達(dá) 1400 米的水泥路面。該區(qū)域地勢較低，山體信號遮擋嚴(yán)重。得益于 M30T 機(jī)場版搭載 4G 模塊，有效解決無人機(jī)作業(yè)中的信號不佳問題。

工作人員規(guī)劃 2 條航線，無人機(jī)每周執(zhí)行一次任務(wù)，對水泥路面裂縫進(jìn)行檢查。同時(shí)，通過周期性建模，多期數(shù)據(jù)分析對比，對裂縫擴(kuò)大趨勢進(jìn)行預(yù)判。

通過模型發(fā)現(xiàn)水泥路裂縫

邊坡地質(zhì)監(jiān)測是露天礦區(qū)管理中必不可少的內(nèi)容之一。基于前期的精細(xì)化實(shí)景模型，地質(zhì)工程師分析查看邊坡裂縫，工作人員為大疆機(jī)場設(shè)置周期性帶狀航線，采集數(shù)據(jù)建模。

與此同時(shí)，結(jié)合地面人工的查看，與無人機(jī)采集數(shù)據(jù)建成的模型，兩者相結(jié)合分析得出邊坡裂縫趨勢。未來，隨著無人機(jī)應(yīng)用的深入，人工實(shí)地查看將被完全取代，實(shí)現(xiàn)空地一體的全方位、全自動邊坡地災(zāi)監(jiān)測。

邊坡裂縫

由于廢棄露天礦遺留殘煤太多，礦區(qū)自燃現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響生態(tài)環(huán)境和居民健康。通常而言，自燃的火源點(diǎn)存在于多個(gè)地方，并且位置比較隱蔽，單靠人工巡查難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)對自燃點(diǎn)的預(yù)測和實(shí)時(shí)監(jiān)控，工作人員基于前期制作的紅外三維模型，并結(jié)合海州露天礦的特殊地形，針對性規(guī)劃仿地飛行航線。

大疆經(jīng)緯 M30T 機(jī)場版無人機(jī)自帶紅外熱成像相機(jī)，可穿透礦區(qū)現(xiàn)場的濃煙、大霧，實(shí)時(shí)對礦區(qū)燃點(diǎn)進(jìn)行測溫，并直接獲取現(xiàn)場燃點(diǎn)信息、地理位置信息等。

殘煤自燃現(xiàn)象最高溫度可達(dá) 400℃，利用熱成像相機(jī)的溫度告警功能，無人機(jī)一旦發(fā)現(xiàn)高溫區(qū)域?qū)⒘⒓磮?bào)警，方便工作人員快速定位，及時(shí)通過注水降溫、注漿隔氧等方式滅火。

紅外相機(jī)識別到自燃點(diǎn)

在海州露天礦現(xiàn)場，利用無人機(jī)高空視角，可實(shí)現(xiàn) 360 度無死角航拍，實(shí)時(shí)監(jiān)測礦區(qū)是否有違規(guī)作業(yè)、偷排垃圾、違規(guī)取土、挖采煤矸石、違規(guī)排水等現(xiàn)象。

一旦發(fā)現(xiàn)異常，即可立刻開啟大疆機(jī)場指令飛行功能，下達(dá)指點(diǎn)飛行任務(wù)，飛至目標(biāo)點(diǎn)，對現(xiàn)場進(jìn)行偵查、標(biāo)記，并及時(shí)通知工作人員前往處理。靈活機(jī)動的操作，大大提高處置效率。

大疆機(jī)場執(zhí)行指令飛行任務(wù)

在長期治理中，礦山植被修復(fù)取得一定成效，但這也引來周圍牧民違規(guī)放牧。由于礦區(qū)面積大，牧民違規(guī)放牧難以管理。部署大疆機(jī)場后，工作人員每天規(guī)劃 5 個(gè)巡查架次，通過 M30T 機(jī)場版的變焦相機(jī)，最大 16 倍光學(xué)變焦，200 倍混合變焦，清晰捕捉羊群影像信息。

無人機(jī)巡查違規(guī)放牧

大疆機(jī)場覆蓋區(qū)域廣闊，可在機(jī)場 7 公里半徑內(nèi)執(zhí)行巡查任務(wù)。在海州露天礦，大疆機(jī)場還可以對礦區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境治理區(qū)域的全方位巡查。在周邊的礦山公園旅游景點(diǎn)，無人機(jī)對礦區(qū)假山、噴泉等設(shè)施進(jìn)行巡查，在周末或節(jié)假日旺季，監(jiān)測景區(qū)人員流動情況，景區(qū)管理更高效、更智能化。

通過大疆機(jī)場，工作人員不再需要深入危險(xiǎn)區(qū)域，直接利用無人機(jī)進(jìn)行高空拍攝、巡查，有效降低了人員現(xiàn)場作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，無人機(jī)還具備高效、機(jī)動性等優(yōu)勢，快速發(fā)現(xiàn)問題，管理人員及時(shí)處理，避免安全事故發(fā)生。未來，礦山治理將向智慧型轉(zhuǎn)變，通過大疆機(jī)場與其他智能化設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)無人化治理。