Использование беспилотников в добывающей отрасли: опыт Казахстана

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) за последние 10 лет нашли своё применение во множестве отраслей экономики. Не стала исключением и добывающая промышленность. Какие возможности открывают беспилотники для недропользователей? И насколько эта отрасль развита в Казахстане?

О возможностях беспилотников

При добыче полезных ископаемых беспилотные летательные аппараты могут решать сразу несколько задач. Специалисты ООО «Айметро» (4vision) среди них выделяют:

• миссии по геологоразведке, включая картографию местности и 3D-моделирование окружающего пространства;
• выполнение миссий по контролю процесса добычи, строительства объектов и их охраны;
• управление хвостовыми отвалами;
• исследование подземных шахт и их инфраструктуры;
• мониторинг состояния заброшенных шахт и прилегающих зон;
• миссии в рамках обеспечения безопасности добычи и охраны труда;
• оптимизация подъездных дорог и инфраструктуры в целом.

«Наиболее часто беспилотники применяют для проведения аэрофотосъёмки и последующего построения детального ортофотоплана и 3D-модели поверхности. ОФП и модель можно произвести в течение рабочего дня с момента съёмки.

Беспилотник позволяет за несколько часов отснять все недосягаемые объекты (до которых не дойти пешком или которые не снять в безотражательном режиме тахеометра). Особенно это заметно при съёмке для подсчёта объёмов. Очень важно то, что благодаря съёмке всего объекта дроном за один раз отсутствует рассинхронизация при меняющейся ситуации.

При камеральной обработке материалов данные аэрофотосъёмки с помощью беспилотника получаются более точными, поскольку в изображении фиксируется в тысячи раз больше точек. Сбор данных при этом быстрее, удобнее, информативнее для работы: уже имеется подложка в виде ОФП для отрисовки топоплана.

На основе полученного материала легко пополнить план горных работ, а также спланировать их развитие. На ОФП прекрасно видно наземные инженерные коммуникации, заборы и сооружения. Материал подходит для анализа состояния внутрикарьерных дорог, мониторинга загрязнений, соблюдения техники безопасности», — перечисляет возможности беспилотников сооснователь и директор по развитию ООО «Оптиплейн Аэродинамика» (КБ Optiplane) Кирилл Яковченко.

Ещё одно ценное преимущество БПЛА — возможность получать данные фактически в режиме реального времени либо с минимальной задержкой. Уже сейчас на дроны устанавливают LiDARы — приборы, способные измерять расстояния с помощью света, что даёт возможность осуществлять контроль над показателями проекта. По мнению специалистов компании 4vision, при должном уровне автоматизации беспилотные технологии могут сделать многие производственные процессы дистанционными.

Пока импорт доминирует

Как обстоят дела с внедрением беспилотников на  добывающих предприятиях Казахстана? Кирилл Яковченко считает, что у казахстанских компаний пока мало опыта в применении БПЛА в промышленности. Этот рынок действительно молодой, но активно развивающийся, и примеров использования беспилотников становится всё больше.

Так, зимой 2022 года компания «Геомаркшейдер» провела маркшейдерские работы по обследованию местности для планирования подъездных дорог до месторождения в Курчумском районе Восточно-Казахстанской области, сообщает сайт компании «Геоскан».

С помощью нового оборудования был проведён сбор геопространственных данных на территории будущей трассы, для точного картографирования и создания разных вариантов дороги было проведено камеральное трассирование.

Сейчас казахстанские компании используют преимущественно импортные приборы.

«Если говорить про наземное оборудование, которым пользуются маркшейдеры, есть топ мировых производителей геодезического оборудования, которое используется на большинстве геодезических и добывающих предприятий.

К таким относятся, например, Leica и GeoMax (Швейцария), Topcon и Sokkia (Япония), Trimble (США). В части беспилотников пока сложно сделать выводы, какие производители в топе среди добывающих компаний, поскольку рынок ещё недостаточно развит, на наш взгляд», — считает Кирилл Яковченко.

А что с собственным производством? Инженер R&D-центра «Казахстан инжиниринг» Виталий Гроо в интервью изданию Tengrinews отметил, что платы для казахстанских беспилотников разрабатываются отечественными специалистами, но печатают их в Китае.

В Поднебесной этот процесс поставлен на поток, в результате получается намного дешевле и быстрее. Аккумуляторы покупают в Южной Корее. В стране есть свои разработки и патенты, однако до производства собственных комплектующих дело пока не дошло. Хотя Виталий Гроо и отметил планы по производству плат для беспилотников на заводе в Петропавловске.

Возможно, на помощь индустрии придут военные. В мае этого года был подписан меморандум о военно-техническом сотрудничестве между Kazakhstan Engineering и Turkish Aerospace. Теперь в Казахстане на  базе дочерней компании Kazakhstan Engineering будет организована линия сборки и технического обслуживания ударных беспилотных летательных аппаратов ANKA, сообщает в своём релизе Министерство индустрии и инфраструктурного развития РК.

В рамках соглашения предусмотрены передача технологий и  обучение персонала для технического обслуживания и ремонта БПЛА. История знает немало случаев, когда со временем передовые технические решение перекочёвывают из военной сферы в гражданскую. Не исключено, что и здесь мы будем иметь дело с чем-то подобным.

Беспилотные самолёты и квадрокоптеры: в поисках оптимального варианта

Какие задачи стоят перед разработчиками БПЛА в Казахстане? Стоит разделять универсальные и специфические требования, которые характерны для конкретной местности.

«По нашему опыту, наиболее важными характеристиками БПЛА для добывающей промышленности являются площадь съёмки за один вылет, или дальность, точность ОФП, полученного по  результатам АФС, автономность и  простота использования.

Это те характеристики, которые непосредственно влияют на выгоду от внедрения беспилотника на предприятии. Это особенно критично при отсутствии профессиональных пилотов в  штате предприятий»,  — отмечает Кирилл Яковченко.

Определившись с тем, какие основные задачи призваны решать беспилотники, стоит выбрать тип устройства. Обычно их выделяют два: беспилотные самолёты и квадрокоптеры. И те, и другие имеют свои преимущества, но и не лишены недостатков.

«Квадрокоптеры могут самостоятельно взлетать, приземляться, но их дальности не хватит, чтобы отснять карьер даже за несколько вылетов. Беспилотные самолёты, наоборот, обладают хорошей дальностью, но они не могут самостоятельно взлетать и  садиться, требуют приглашения квалифицированных пилотов, что влечёт удорожание работ до 10 раз», — рассказывает Кирилл Яковченко.

В КБ Optiplane считают, что оптимальным решением могут стать геодезические винтокрылы, которые сочетают в себе достоинства самолётов и квадрокоптеров.

«Облёт на винтокрыле Optiplane до 10 раз быстрее и дешевле, чем инструментальная съёмка. Благодаря наличию двухчастотного GPS-приёмника на борту, точность съёмки достигает 3–5 см», — комментирует Кирилл Яковченко.

Беспилотники для работы в суровых климатических условиях

Инженерам-разработчикам нужно учитывать и суровые климатические условия, при которых предстоит работать беспилотникам. В степях Казахстана порывы ветра до 14 метров в секунду не редкость. А по шкале Бофорта это можно классифицировать как начало бури.

«Наиболее привередливы в части погодных условий коптеры. Они не летают в ветер и дождь. Беспилотные самолёты и винтокрылы в среднем могут летать при ветре до 10 м/с с порывами до 12–14 м/с.

Такие типы беспилотников можно использовать при небольшом дожде и снеге, но осадки могут сказываться уже на результате аэрофотосъёмки, поэтому здесь ещё важно учитывать возможности полезной нагрузки», — комментирует г-н Яковченко.

Ещё одно слабое место БПЛА — резкое падение ёмкости батареи в  холодное время года. В то же время зимой даже в южных областях Казахстана температура опускается ниже 20 °C. И даже такие, далеко не предельные температуры могут ограничить возможности применения беспилотников. В первую очередь это относится к дальности действия, которая для маленьких дронов может быть ограничена радиусом в 30 километров.

Впрочем, по  мнению Кирилла Яковченко, это касается не всех БПЛА. Сегодня средние температуры эксплуатации беспилотников колеблются от -30 до +40 °C, однако опционально дроны можно доработать и для более суровых условий, считает представитель КБ Optiplane.

Отдельно стоит отметить вопросы связи и управления. Впрочем, по мнению экспертов, первый вопрос уже не стоит так остро.

«Современные беспилотники выполняют полет автоматически по заранее запланированному маршруту в  автопилоте. Поэтому нет необходимости непрерывно держать связь с наземной станцией», — сказал г-н Яковченко.

Что касается вопросов управления, то здесь есть нюансы.

«Беспилотные самолёты требуют специальных навыков и продолжительного опыта для безопасного управления аппаратом. У современных самолётов наибольшую сложность представляет запуск. Свыше 90% лётных происшествий происходят именно во время запуска или посадки беспилотного самолёта.

Для управления винтокрылом достаточно изучить инструкцию и пройти небольшой курс по управлению. Самый простой вариант — использовать беспилотники с автопилотом, в особенности с вертикальным взлётом (коптеры, винтокрылы). Такие аппараты не требуют никаких активных действий оператора во время полёта.

Маршрут закрывается на ноутбуке или планшете, а в поле оператору лишь нужно собрать и разместить БПЛА на площадке для взлёта и нажать кнопку запуска на ноутбуке. Беспилотник сам выполнит полёт от взлёта до посадки», — комментирует Кирилл Яковченко.

Законы: подспорье или препоны?

Использование БПЛА в Казахстане регулируется правилами эксплуатации беспилотных летательных аппаратов в воздушном пространстве Республики Казахстан в соответствии с Приказом и. о. Министра индустрии и инфраструктурного развития Республики Казахстан от 31 декабря 2020 года № 706. Однако пока, по мнению экспертного сообщества, имеющиеся нормативные акты — это скорее препоны, чем подспорье для развития отрасли.

Так, Виталий Гроо отмечает, что некоторые зарубежные нефтегазовые компании готовы покупать беспилотники, произведённые в Казахстане. Однако сотрудничеству мешает то, что удостоверение оператора государственного образца всё ещё не прошло сертификацию Международной организации гражданской авиации.

Авиационный эксперт Абул Кекилбаев также считает, что в стране отсутствует единая концепция по  развитию беспилотной авиации, поэтому и возникают вопросы о сертификации и регистрации. Нормативно-правовая база нуждается в совершенствовании.

Также стоит отметить, сильную формализованность, а местами даже «суровость» законов. Так, каждый летающий аппарат весом более 1,5 килограмма должен быть поставлен на учёт в Комитете гражданской авиации. Для этого, кроме паспорта или копии учредительного документа для юрлиц, нужно предоставить данные о дроне.

Имеется в виду информация о номере модели, его типе, устройстве и паспорт оператора, подтверждение собственности. Подойдёт чек или договор купли-продажи с заверением нотариуса, а также решение суда или заверенный договор аренды. Кроме того, нужен документ производителя (копия): в нём содержится детальное описание технических параметров беспилотного аппарата, сообщает портал nur.kz.

«Учёту подлежат также беспилотные летательные аппараты, выполняющие операции в категории «специфическая» с максимальной взлётной массой более 0,25 кг. К «специфическим» относятся полёты выше 50 м над земной/водной поверхностью, полёты над густонаселёнными районами городов или посёлков, полёты ближе 5,5 км от  ограждения аэродрома», — добавляет Кирилл Яковченко.

Кроме этого, для совершения полётов зачастую нужно получать специальное разрешение.

«Для «специфических» полётов требуется получать согласование с  центром управления воздушным движением (УВД) и органом Организации воздушного движения (ОВД). При определённых условиях полёты небольших БПЛА могут производиться без специальных разрешений.

Это касается, например, полётов в так называемой зоне G, за пределами густонаселённых территорий и аэродромов, на высоте до 50 м от поверхности и при условии, что оператор БПЛА сохраняет визуальный контакт с дроном», — рассказывает представитель КБ Optiplane.

При этом если запустить дрон весом более 250 граммов без специального разрешения и согласования плана полёта, то придётся заплатить штраф. Его размер для физических лиц составит от 29 170 до 43 755 тенге, для должностных лиц — 58 340 до 72 925 тенге.

«Эти штрафы относятся и к полётам над охраняемыми военными объектами. Такие полёты должны быть согласованы с Министерством обороны и Службой государственной охраны. При обнаружении дрона над охраняемым объектом он перехватывается и обезвреживается специальным устройством для подавления. При этом сам дрон подлежит конфискации», — пишет портал nur.kz.

Как мы видим, у добывающих и не только предприятий Казахстана, интерес к использованию беспилотников довольно велик. Уже сделаны шаги в  сторону разработки и производства собственных БПЛА. Однако развитие отрасли тормозит излишняя суровость, а иногда и некорректность действующего законодательства. Тем не менее применение беспилотников добывающими предприятиями в Казахстане в любом случае будет набирать обороты в ближайшие годы.

Кирилл Яковченко, сооснователь и директор по развитию КБ Optiplane

«Перед маркшейдерской службой на месторождениях стоят задачи планирования и контроля добычи, инвентаризации запасов, подсчёта объёмов выработки и открытых складов. Подобный замер может занимать до недели и более работы наземной маркшейдерской бригады, плюс добавляется негативное влияние человеческого фактора.

Регулярное обновление данных о месторождении важно для оперативной оценки его состояния. Для решения именно этих задач всё чаще маркшейдерам более выгодно применять беспилотники. Вместо нескольких недель работы бригады для маркшейдерского замера достаточно пары часов работы одного маркшейдера, вооружённого беспилотником».

Текст: Андрей Халбашкеев