2015-2019 жылдарға арналған Индустриалды-инновациялық даму бағдарламасындағы дамуы керек басым бағыттың бірі – тау-кен өндірісінің кешені. Өндіріс жағынан Қазақстан онсыз да алда. Бірақ, ендігі мақсат – шикізат өндірісі емес, дайын өнімді экспорттау, дайын өнімге қол жеткізу, өндірістің қуатын арттыру үшін өндірісті цифрландыру, ең үздік ІТ шешімдерді қолдану. Бағдарлама қабылданған тұсте бұл іске қазақстандық компаниялар белсене кіріскен. Соның бірі – өндіріске дрондарды қолдану. Кәдімгі ұшатын дрон. Дрондарды енгізу компаниялардың бизнес-модельдерін, сондай-ақ саланың барлық ландшафтын өзгертеді. Оның ішінде тау-кен өнеркәсібі - дрондарды қолдануға болатын негізгі сектордың бірі екен. Қалайша? Талдаймыз.

Әлемдік тау-кен металлургия нарығындағы  трендтер

Әлемдік BHP, Vale және Glencore секілді әлемдік алпауыттар цифрландыру  стратегияларын бірнеше жыл бұрын енгізе бастады. Олар цифрландырудың  өнімділік пен операциялардың қауіпсіздікті арттыруға айтарлықтай көмегі барын әлдеқашан түсінген.

Мысалы, австралиялық-британиялық тау-кен саласының алпауыты Rio Tinto 2008 жылы цифрландыру стратегиясының аясында  дрондарды қолдану бағдарламасын енгізді. Қазіргі уақытта әуеден құрал-жабдықтарды диагностикалау, 3D-модельдеу,  адам үшін қиын немесе қауіпті жерлерге бару сияқты күнделікті міндеттерді орындау үшін 20 штаттық дронды қолданады.

PwC тау-кен саласында дрондарды қолдану артады деп болжайды. Олардың есебінше саладағы дрондарды қолдану нарығы жылына 4,3 млрд АҚШ доллары деңгейінде.  

Қазақстандағы тренд

Қазақстанда бұл бағыта белсенді жұмыс істей бастаған компания  - KAZ Minerals. Компанияда  дрон ұшқыштарын дайындау және жергілікті жерлерде геологтар, өндіріс және жоспарлау жөніндегі инженерлер пайдаланатын деректерді талдау жолымен жоспарлау және өндіру процестерін жақсарту үшін дрондарды қолданады.

Сала мамандарының айтуынша 200-ден астам қазақстандық тау-кен компаниясы өнімділікті арттыру, шығындарды оңтайландыру және операциялардың қауіпсіздігін күшейту үшін, сондай-ақ экологиялық салдарларды жеңілдету үшін жаңа технологияларды енгізуге ниетті екен. Оның ішінде дрондар да бар.

Дронның қандай пайдасы бар?

Жаңа технологиялар  қолда бар ресурстық базаны толық түсіну, процестерді оңтайландыру және өнімділікті бақылау үшін қолжетімді  деректерді пайдалануға мүмкіндік береді.  Дрон арқылы алынған жаңа деректердің негізінде бар деректерді талдау және жасанды интеллектіні қолдану арқылы өндірістің әртүрлі күрделі параметрлерін тез және дәл өлшеуге мүмкіндік бар.

Мысалы: дрон барлық карьерді түсіру және өлшеу уақытын 3 аптадан 2 күнге дейін азайта алады. Сонымен қатар, алынған жыныстар мен үйінділердің көлемін өлшеу дәлдігін 25%-ға арттырады.

Дрон фотосуреттерінен алынған ортофотопланалар интерактивті. Олар арқылы көлемді өлшеу сияқты бақылауларды қашықтан жүргізуге болады.

Бұдан басқа, картометриялық мәліметтер тау-кен компанияларына тау-кен жұмыстарының қауіпсіздігін жақсартуға және өндірістегі жарақат алу жағдайларын 90%-ға төмендетуге мүмкіндік береді.

Тау-кен секторындағы дрондар барлау, жоспарлау және өндіру мен мониторинг үшін қолданылады. Олар әуеден барлау кезінде жұмысқа маңызды аймақты дәл табуға және жоспарлау кезінде алып жүк көліктеріне қажетті бағыттарды оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Тау-кен жұмыстары басталғанға дейін компания белгілі бір облыста кен шоғырын іздейді. Ашық карьерлер, әдетте, бірнеше шаршы шақырым алаңды қамтиды. Олар бойынша әр түрлі деңгейдегі техника мен персоналдар үшін бағыттар салынған.

Дрондар барлау кезінде нақты топографиялық бөлшектермен жердің картасын тез түсіріп алады. Оларды сондай-ақ қосалқы бөлшектерді жеткізу немесе шоғырларды талдауға топырақ сынамасын алу үшін жабдықтауға болады. Ал карьер жоспарлау кезінде дрондар самосвалдар үшін маршруттарды оңтайландыра алады, көлбеу бұрыштарын автоматты түрде есептейді және соңғы деректер негізінде қауіпті учаскелерді анықтайды. Атап айтқанда, деректер аналитикасы 3D-деректер негізінде рельефтің жоғары дәлдігімен (5 см дейін) өзгеруін анықтауға мүмкіндік береді. Барлық карьерлер үшін деректер күн сайын жаңартылуы мүмкін.

Мысалы, Vale 2016 жылдың қарашасынан бастап дамбаларды, карьерлердің еңістерін, қорғаныс біліктерін, зауыттарды және кен үйінділерін аэрофототүсіруді жүргізу үшін, жоспарлау процестері, операциялардың қауіпсіздігін күшейту, топографиялық деректердің икемділігі мен дәлдігін алу үшін дрондарды пайдаланады.

Дрондардан алынған деректер өндіру кезінде құнның барлық тізбегі бойынша процестерді оңтайландыруға және есеп беру үшін сенімді деректерді алуға мүмкіндік береді. Кен өндіру кезінде дрондардан алынған деректер өндірістік тізбектің әрбір элементінде процестерді оңтайландыра алады: жобалау, бұрғылау, жарылыс жұмыстары және шлам шығару.

Мысалы, жоспарлау кезінде дрон және суреттер аналитикасы жоспардағы ауытқуларды анықтау және опырылу қауіп-қатерін ерте білу үшін жердің нақты картасын және карьер моделін алуға көмектеседі.  Үйінді кезінде жасанды интеллект (II) жарылған жыныстың нақты көлемін анықтайды және дәл уақытта жарылыс бейнелерін алуға мүмкіндік береді. Бұдан әрі ол кеннен және басқа процестерден шламды тиімді бөлуге мүмкіндік беретін жарылыс жұмыстарын оңтайландыру үшін қолданылуы ықтимал. Сонымен қатар, жұмыс сапасын бағалау үшін жару жұмыстарынан кейін сынықтардың сызықтық өлшемдерін өлшеуге пайдаланылады. Мұндай жаңа деректер деңгейі операторларға жоспарлармен бөлісуге, автоматты есептер жасауға, жұмыс прогресі туралы деректерді алуға және шахтаны неғұрлым тиімді басқаруға мүмкіндік береді. Жер қойнауын пайдаланудың соңғы кезеңі – карьерді жабу, жер және су ресурстарын шектеу және рекультивациялау.

Осы маңызды және бағалы кезең уақытында дрондар жыныстар мен топырақтың эрозиясын анықтай алады, өсімдіктердегі өзгерістерді бақылап, NDVI өсімдіктерінің денсаулық индексін бағалай алады, сондай-ақ қоршаған ортаға және халыққа қолмен өлшеуге қарағанда әлдеқайда жылдам әрі тиімді әсер етуі мүмкін инфрақұрылым ақауларын қадағалай алады.

Мысалы, Канадада тау-кен қызметінің қалдықтарын басқару және экожүйелерді қорғау бойынша бірнеше бастама жасалды, ал Қытайда дрондар ауаның ластануын төмендету үшін қолданылады.

Дрондар түнгі уақытта ашық карьерлерден заңсыз қалдық тастау фактілерін қадағалайды.

Фотограмметрия дегеніміз не?

Фотограмметрия - әуедегі және жерсеріктік түсірілім негізінде пайда болған ғылым. Оның мақсаты - үш өлшемді интерактивті модель түрінде екі өлшемді деректерді ұсыну.

Жұмыс принципі адам көзіне ұқсас – «камера» ретінде екі көз негізіндегі қоршаған ортаны қайта құру.  Айта кету керек, фотограмметрияда бұл принцип күшейтіледі. Оның себебі жүздеген фотосуреттер мен оларды бір-бірімен үйлестіру қолданылуында болып тұр. Қажетті модельді алу үшін ұшудың ерекше бағытын көрсету маңызды. Фотосуреттер нысанның суретін бірнеше рет алу үшін осылайша орналастырылуы керек. Компьютерлік алгоритмдер деректерді өңдейді, сондай-ақ ортофотоплан және басқа да озық технология өнімдері үшін база болып табылатын нүктелердің үш өлшемді бұлтын шығарады.

Деректерді өңдеу сапалы және уақтылы нәтижелерді алу үшін үлкен есептеу қуаттарын талап етеді, тіпті нарықта ұсынылған үздік есептеу станцияларымен де, деректерді өңдеу уақыты бірнеше күнге созылады.

Технологиялардың кемшіліктері де  бар - камералар адамның көргенін ғана байқайды. Бұл мәселе LiDAR технологиясымен шешіледі.

LiDAR технологиясы деген не?

Технологияның толық атауы - Light Detection and Ranging, лазерлік сәулелер ағаштар арқылы еніп, олардың төменгі жағына жетеді. LiDAR өсімдікті талдау, сондай-ақ карьердегі үйінділердің көлемін дәл өлшеу үшін қолданылады. Лазерлік сканерлеу нәтижесі үш өлшемді нүкте бұлты болып табылады. Бұл деректерді ерекше өңдеу қажет емес. Технологияның жалғыз кемшілігі - оның жоғары құны және нүктелік бұлттарда түс гаммасының болмауы.

LiDAR және фотограмметрия технологиясы арқылы алынған барлық өнімдер дәстүрлі деректер алмасу форматында ұсынылады. Дрон технологиясын енгізудің негізгі мақсаты - ақпараттың қол жетімділігі және деректермен алмасу. Тиісті процедуралар болмаса, дрондардан алынған деректер әлеуеті анықталмауы мүмкін. PwC Орталық Азиядағы тау-кен компаниясы үшін 11 ашық карьерлерді түсіреді.  Жобаның мақсаты қызметті оңтайландыру және активтерді басқару болды.

Тау-кен өндіру саласының болашағы

Дрондар деректер талдауымен және жасанды интеллектпен бірлесіп жақын болашақта экономиканың барлық саласын өзгертеді. Қазірдің өзінде Rio Tinto және BHP сияқты компаниялар карьерді қашықтан басқару және дрон деректерінің негізінде өндірісті автоматтандыру үшін өзінің өндірістік процестерін бейімдейді. Бұл шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді, сонымен бірге жоспарлау және өндіру кезінде деректердің дәлдігін жақсартады.

Дрондар деректер талдауымен бірге өндіріс қауіпсіздігін қамтамасыз етуге, ЕК (еңбек күзеті)  мен ОЖ-ге (операциялық жүйе) байланысты инциденттер санын төмендетуге қабілетті. Мониторинг үшін адамдар қажет емес және бақылау қашықтықтан жүргізіледі. Мысалы, Komatsu компаниясы өнімділікті жақсарту үшін дербес самосвалдар әзірледі, ал дрондар олардың қозғалысын қадағалайды, шахталардың үстінен ұшып, деректерді жинайды және күнделікті операцияларға көмектеседі. Сондай-ақ, дрон деректерінің негізінде дәйекті және бағытталған қалпына келтіру жолымен қоршаған ортаға әсерді азайтуға болады. Енді карьерді әзірлеу басталғаннан олардың «дейінгі» және «кейінгі» шекарасын үлкен дәлдікпен анықтауға, сондай-ақ жерлерді, су ресурстары мен өсімдіктерді қалпына келтірудің тиісті жоспарын дайындауға болады.

Қазақстандық тау-кен өндірісі сандық трансформациясы басталып кетті және жаңа технологиялар алғашқы пайда алуға мүмкіндік беруде. Компаниялар өздерінің ІТ-жүйелерін қайта құруда, бұлтты шешімдерді біріктіруде, сондай-ақ әр түрлі департаменттер арасындағы өзара мәліметтермен алмасудың маңызы артты.  Компаниялар осы әлеуетті толығымен орындағанда, тау-кен саласында жаңа дәуір басталады.