基于尾矿库区的无人机组合研究运用

近几年，随着我国对无人机产品的研发投入不断加大，相关技术的不断成熟，以及对国外相关技术的引入，无人机在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和部队使用等诸多技术领域积累了一定的经验，具备一定的技术基础，无人机装备体系结构有了较大改善，现代化水平有了明显提高。在国内，消费级和行业级无人系统的商用化进程成指数级增长，无人飞行器等无人系统的适航管理、安全管理和运营机制也随之获得进一步完善。微型和轻小型智能无人系统的研发与应用，高性能无人系统的结构设计、智能材料、自动巡航、远程遥控、图像回传等技术方面的突破，推动了无人机在物流、农业、测绘、电力巡线、安全巡逻、应急救援等重要行业领域的创新应用。国家出台的关于无人机行业的重要支持政策，意味着该行业发展已上升至国家战略，行业高增长格局已经确立。基于此，本文借助中金蒙矿尾矿库区无人机组合运用，研究拓展行业无人机在尾矿库区代替人工巡检，并对尾矿干滩进行精准测绘，给尾矿库区的安全生产管理提供精准科学的数据，为整个尾矿库区的安全保驾护航。

1 尾矿库区工业级无人机的运用背景

中金蒙矿地处于内蒙古满洲里乌努格吐山，常年平均气温-2℃，常年风力等级平均四级，尾矿干滩储存大坝依托乌努格吐山建立，大坝总面积约4.7平方公里，目前大坝平均海拔775m，离地最高处约70m左右。

夏天的路磕磕绊绊、坎坎坷坷，可他一样也慢慢长大，他能独自一个人穿过几条马路去菜场买油条，能独自倒两趟车去盲校上学，他甚至还学会了给奶奶修收音机。

尾矿从生产区精选后，内含多种化学冶炼剂的矿浆通过管道输送到干滩排放口，储存于库区大坝中，由于矿浆浓度高，排放至大坝后易沉淀、凝固，导致排放找平困难，需根据干滩累计的量及面积来找合适的排放口，以便排放均匀，不对坝体造成局部压力过大带来的危险。目前根据人工大概判断来寻找合适的排放口，包括输送管道的泄露巡查、坝体泄露的巡查都是人工操作，不仅精准生产的数据不能及时提供，及恶劣的地理环境也给人工作业带来了诸多不便，增加了各种监控不及时、不到位的风险，投入成本相对无人机作业比较高，且监控效率低。常年的低温，易对水循环利用干滩船体周围水域冷冻结冰，如结冰抽水泵无法工作，目前依靠人工巡视船体周围水域冷冻结冰状态，利用喷淋泵阻碍船体周围水域冷冻结冰，以便水循环抽水泵能正常工作。干滩储存大坝面积广阔，且干滩并非只有坝体一带存有，水域中间也大量存在，如果需要掌握干滩的面积及长度的一些数据，人工无法测量，只能目测或借助高端的扫描设备。

结合现在工业级无人机技术的成熟运用，借助无人机来代替工人的作业，提高尾矿干滩区域的科技技术运用，给矿产开发尾矿干滩处理技术带来技术性的变革。

2 尾矿库区工业级无人机的运用所需求和解决的问题

聂树斌、呼格吉勒图、陈满……这些重大冤错案件的被告人或不幸被错杀或身陷囹圄。党的十八大以来，司法机关用实际行动自我纠错、敢于担当，这些当事人的沉冤昭雪，充分显现出司法体制改革给司法公正带来的正向效应。

解决问题：利用可见光和红外线热成像进行坝体安全巡检工作，首先由于工业级无人机具有自动驾驶功能，只需在地面站操控软件中规划好航线，支持一键起飞，一键降落，自主飞行等功能，在10公里远距离图传的模式下，可实时对肉眼可见的坝体沉降作出快速的判断，可回归到方案第一步骤中，在模型图上显示提取坐标、区域、最大沉降量，并利用双光吊舱工业级无人机持续监测。

（2）代替人工巡管、沟渠等泄露问题。主要需求为：可见管路泄漏、渗漏、变形等情况，能在电脑、移动终端实时或查看图像、位置等信息。

解决问题：现有的管道泄漏监控方法不能快速、高效、准确的判断管道泄漏问题，而工业级无人机搭载双光吊舱，在温差0.01℃以下都能快速准确的显示出来，配以手持地面站，可在手持地面站清晰看到工业级无人机利用双光吊舱巡管道实时传送回的视频影像，包括管道的变形亦可轻松甄别，实时图传的距离为10公里，实时影像数据不仅在地面操纵电脑中储存，而已在工业级无人机飞行平台上有储存，利用现有4G技术，还可同步传送到现有的储存机房或中控显示端，数据储存安全，可追溯性强，人眼无法识别的微小滲漏都可以清楚识别。

（3）代替人工巡浮船周围水面结冰问题。主要需求为：实时监测浮船周边活水面积减小等情况；实时监测浮船与冰面接触是否接触。

水循环使用需要及时掌握浮船周围活水面积数据，如果过小，需要随时更改喷淋泵喷洒大小及时长，保证浮船周围有一定的水面，才能让尾矿干滩储存大坝中的循环水能及时回流到生产区；另外水循环抽水泵工作需要在有活水的前提下进行，需要实时监测浮船与冰面接触是否接触，如果人工发现船与冰面有接触，需要人工进行及时介入进行除冰等工作，否则在低温环境下，浮船周围将迅速结出厚厚的冰层，很难短时间清理干净，影响水循环利用，增加人工及生产成本。

（3）尾矿库区运用工业级无人机的重要性。在有色金属矿业开发的后期，冶炼过后暂时不用的矿浆里包含多种有害的化学试剂，且在冶炼的过程中，没被提取的重金属从原始无害的矿石中被释放成游离态，目前国内外较为妥当的处理方法为储存在一个地方，利用天然沉积和凝固后，掩土进行还原于自然，待后续技术水平跟上时再次二次开发冶炼。而矿浆中的有害化学物质亦存在于矿浆沉积后的水中，如果随意排放将对水土造成严重污染，及时经过污水进化处理后亦不可能实现将有害化学物质处理干净，污染都将存在，中金蒙矿在矿浆沉积水循环再次利用，实现零排放在国内也属于技术创新发明，避免水体污染，也可节约大量的水资源。

解决问题：工业级无人机搭载双光吊舱不仅能解决前面提到的替代人工巡管和替代人工巡坝，同时在飞行的时候还能兼顾到对人工浮船周围活水面积大小的监控，此项在双光吊舱工业级无人机智能飞行的时候，规划自动飞行航线时，覆盖到人工浮船及周围即可，在可见光模式里可轻松判别，人工浮船周边活水面积减小或人工浮船与冰面接触时，即可直观的监控，并可利用双光吊舱工业级无人机持续监测，起到持续监控的效果。

（4）干滩及水域面积、标高、液位等定期测量问题。根据国家要求，生产过后暂时无法提炼的矿浆需要进行还原大自然，在不伤害土地和环境的前提下，极大的利用本已需要还原自然的干滩矿浆，这项工作需要及时掌握干滩的面积及量方等相关数据。

另外，极寒环境下的矿浆排至储存大坝中后，容易沉淀、结冰堆积，易增加坝体局部压力，需要及时掌握干滩面积、标高以及水域液位等数据情况，以便能进行排放点及时更换，才能使尾矿矿浆能均匀排放至储存大坝中。

（3）根据中金蒙矿使用需求匹配专业的地面站控制软件；因中金蒙矿的特殊使用需求，现有的地面站控制软件系统未必能满足使用要求，都需根据特殊使用需求进行进一步调整及开发，确保使用的方便、顺手等。

3 尾矿库区工业级无人机运用的意义

目前我国高校教师岗前培训的考核是以纯粹的理论知识为考核内容，没有衡量青年教师的相关教学实践能力的考核。岗位培训的最终目的是让高校青年教师掌握教学理念和教学手段，因此，考核应从教学技能着手，减少死记硬背的理论知识题目[16]。建议采取闭卷与开卷相结合的方式，试卷考试形式与导师评价形式相结合的方式。《高等教育法规概论》与《高等学校教师职业道德修养》课程可以采取网上答卷的形式。其余教学技能课程的考核应以要求学员直接讲课的方式来点评打分，同时导师在学员培训期间结束后给予公正的评价。

根据第一步所取得的影像数据的基础上，用双光吊舱工业级无人机，对所需实时监测的区域或管道进行精准监测，取得30倍变焦的可见光和热成像实时监测影像数据，定期实时自动实时监测飞行，全方位对可见管道滲漏、沟渠滲漏、坝体滲漏、坝体形态监控、浮船周围水域面积等进行实时监控。

（2）尾矿库区运用工业级无人机的必要性。在矿产开发的过程中，保护好环境也是国之所需，亦是企业责任，特别是在尾矿库区干滩还原于自然的过程中，各个环节都非常有必要，包括管道输送、坝体安全，一旦出事将造成不可挽回的损失，而人工监控无法做到实时、高效、快速的监控，利用先进的工业级无人机进行代替人工监控的必要性突出。

5.加强对整个检修的运行重视程度，定期对相关工作进行检查，并做好记录，此外，工作人员还要具备处理事故的能力，以保证整个系统的安全运行。

在干滩储存过程中，坝体增高，而膜袋储存技术等系统，需要及时掌握干滩的面积、周长、量方等关键数据，否则在极寒温度下寻找排放点失去了支撑，而成熟的三维倾斜摄影无人机测量技术可轻松让企业获取相关数据，目前不管是从经济性还是从可行性上分析，工业级无人机建模测量必要性不言而喻。

给予WT与TLR4-/-小鼠大剂量LPS刺激后，血清相关炎症因子水平ELISA检测结果显示：分别与各自对照组（NS组）比较，WT LPS组与TLR4-/-LPS组小鼠血清中IL-1α、IL-1β、TNF-α以及IL-18均明显增加（P＜0.05）。与WT LPS组相比，TLR4-/-LPS组小鼠血清中IL-1α水平无明显差异，但IL-1β、TNF-α和IL-18水平明显低于WT LPS组（P＜0.05，图5）。表明TLR4-/-主要影响IL-1β、TNF-α及IL-18的水平，对IL-1α水平影响较小。

然而不管是尾矿矿浆的储存还是水循环再次利用，都是经过管道输送，为不让这些带有污染的物质给自然带来污染，严格的管道泄漏监控成为重中之重，而像这种大面积储存区域，管道密布的尾矿干滩，实现人工实时高效的监控几乎不可能。而随着每年的开发进程，尾矿积累越来越多，坝体逐年都在增高，特别是在中金蒙矿尾矿库区地处的极恶劣环境下，干滩面积不均匀、排放点不均匀或坝体丝毫裂缝都有可能严重威胁大坝安全。利用高效、安全的工业级无人机进行精准测量和实时监控变得非常重要。

（4）尾矿库区运用工业级无人机的可行性。目前工业级无人机已被成功运用到了各行各业，在理论上，工业级无人机具有自动驾驶和多模式功能，加上所搭载的载荷，功能进一步提升，理论上的技术评估没有任何疑问。

在实地的调研过程中，发现中金蒙矿尾矿库区地域宽阔没有障碍、遮挡，远离机场及相关禁飞区，地理位置非常适合工业级无人机高效作业。从经济性来看，利用工业级无人机代替工人作业效率高，可帮企业节省一部分人工成本。因此不管是从理论上、技术支撑，还是可靠性、地理位置或经济性方面分析，具有高度的可行性。

4 尾矿库区工业级无人机运用技术方法

中金蒙矿尾矿尾矿库区领域工业级无人机运用方案分两个部分，首先用五相机倾斜摄影无人机对整个尾矿干滩区域进行整体数字建模和三维地形图扫描，定期智能自动飞行作业，并根据尾矿库区区域影像数据，对干滩面积、长度、方量、水域面积、标高、坡率、尾矿矿浆流向等进行精准测量或定期监控，准确掌握干滩系统数据及影像资料。

（1）尾矿库区运用工业级无人机的先进性。尾矿库区利用工业级无人机代替人工作业，是在工业级无人机高度发展的基础上发展起来的，集无线电传输、高精度传感器元器件、自动驾驶技术、精密软件系统等多个功能模块集成的使用技术，工业级无人机本身技术先进性强，创新性好，属于近几年才发展起来的高新技术，在一定程度上代表人工智能的高度水平。

滤芯是一款净水器的关键，也是一款净水器核心竞争力的体现。在反渗透净水器产品中，很多厂家为了控制成本，净化滤芯往往选择国产或国产、进口混合式的滤芯搭配。

特别是工业级无人机在矿业开发尾矿库区监测、测绘领域，在国内属于先驱，行业运用的着眼点高，具有很高的先进性，将带动国内尾矿库区领域工业级无人机智能运用，必将带来一场尾矿干滩安全作业的技术革命，在行业里将具有很好的示范性，将得到大力推广，也将工业级无人机行业运用推向一个新的高度水平。

（1）代替人工巡坝、泄露问题。主要需求为：肉眼可见的坝体沉降及锁定坐标位置、区域范围、最大沉降量，并持续监测；肉眼可见的横向、纵向裂缝，图上显示其长度，最大宽度，并持续监测；局部坝体出现明显塌陷显示坐标；外坝坡、坝脚持续性渗流，图上显示坐标。

（1）集所有先进传感器及无人机材料打造超稳定的工业级无人机飞行平台；现有的工业级无人机传感器、材料非常多，很多机构在工业级无人机制作的时候，为了追求最大利润，会使用相对低廉、品质保证低的元器件，使得工业级无人机作业的时候可靠性低，可操控性不强，精度低下；而中金蒙矿地处满洲里市郊区，常年气温低、风大，对工业级无人机有更高的要求。

（2）集先进的无线电及远距离图传技术保证工业级无人机通讯畅通；因中金蒙矿的生产至关重要，尾矿库区领域工业级无人机使用要求监控需要全方位、无死角；而地处偏远地区的尾矿库区，面积巨大，实时监控要求图传必要要有足够的远，无线电传输技术和远距离图传技术必须在原有的基础上上升一个台阶，才能满足中金蒙矿尾矿库区工业级无人机使用的通讯功能。

解决问题：尾矿库区工业级无人机运用中涉及了用三维倾斜摄影无人机对尾矿库区干滩储存进行数字建模和处理三维模型图，三维倾斜摄影无人机系统中设计有五相机和PPK、GPS等定位差分模块，控制精度可以达到5cm以内，在工业级无人机获取影象数据后，输入专用的软件中处理数据，输出高精度的三维模型图，可测量干滩库区水圈面积、水位标高、干滩长度及面积、干滩标高等数据信息，让生产人员快速做出正确的判断或决策。

因此，与其勉强买房，不如从实际出发寻找更合理的方案。当然，无论是否立即买房，在婚姻的头3年，对房子这件事情，做出一个双方认可并为之努力奋斗的理财规划，是非常重要的。

（4）根据中金蒙矿使用需求搭载、调试多功能专业载荷；在有适合于恶劣环境能作业的飞行平台和软件还不够，还需要有能执行各项功能的载荷，在业界，做倾斜摄影的载荷和做实时监控的载荷形式多样，运用中将挑选索尼高精度镜头集成倾斜摄影载荷，将带有可见光和红外线热成像的双光吊舱执行实时监控；载荷单独调参，待功能稳定，再次集成飞行平台，确保载荷在工业级无人机飞行平台上能功能正常。

《世说新语》及刘孝标注都有重要的学术价值，学界常作为一个整体来研究。刘注《世说新语》撰著的起始时间有可能在梁天监十五年(516)之前[2](P20)。《世说新语》在唐及其前惟一幸存本，为日本明治十年(1877)在京都东寺库中发现的唐写本《世说新语》残卷。

5 目前尾矿库区无人机组合运用所存在的问题

（1）续航时间问题。目前尾矿库区的工业级无人机以电动工业级无人机为主，而电池作为整个工业级无人机的动力核心，电池的能量直接关系到无人机的续航时间，能量占比高的新型动力电池也是我国近几年急需解决的行业难题，如果攻克，将大大提高电池的供电能力，工业级无人机的续航时间和作业效率将大大的提高。众所周知，工业级无人机的续航时间与自身的重量本是一对此消彼长的矛盾体，工业级无人机在设计的时候要充分考虑电池的供电能力以及飞行平台本身的自重，既要满足搭载有效的载荷，且要追求效率最大化，给工业级无人机的设计和制造都带来了一定的困扰，如何找到平衡点，是一个值得去思考的问题。

（2）无法全自动执行作业的问题。现有的工业级无人机虽说具有一定的自主、自动功能，毕竟只是一定程度上的，自动功能需要人工辅助才能得以实现，能提高作业效率，但是无法脱离人工辅助进行全自动执行作业；而全自动的避障或智能工业级无人机的出现，还需科技力量的深度发展，需要更加精准的传感器以及新型科技技术，需要人工智能的广泛使用，当然这也是工业级无人机的终极目标。

6 未来工业级无人机发展的趋势

（1）自动驾驶系统更加精准。随着工业级无人机行业运用的拓展，对工业级无人机自动、自主功能的要求也越来越高，而工业级无人机的核心是自动驾驶系统，即飞控系统，正是因为工业级无人机的自动驾驶系统，依靠工业级无人机机身上的大量先进且灵敏的IMU惯导测量传感器，实时感知外界环境、无人机飞行姿态等相关数据，并将实时感知的数据参数传送至自动驾驶系统核心，使得工业级无人机能迅速做出决策，自动调整飞行姿态，保证飞行稳定性，并将飞机的实时飞行参数反馈到软件界面，让工业级无人机能自动、自主的飞行。

（2）将出现新的动力系统或电池。在未来的工业级无人机使用过程中，工业级无人机的体积将越来越小，成本将进一步降低，而可靠性将会进一步提升，目前工业级无人机大多采用高能锂电池带动无刷盘式电机，而盘式电机经匹配的电调控制，在未来整套动力系统的结构或性能将会变得更加高效，寿命将不断提高；关于高能锂电池的能占比在未来一定会被攻克，将出现新型高能占比的电池，为工业级无人机提供更长的航时。

（3）无人机系统将向集成化方向发展。从工业级无人机的行业使用和现状来看，未来工业级无人机系统将向集成化方向发展，并将呈现出两种形式，首先，工业级无人机内部将出现系统化，完整的工业级无人机系统由飞行平台和载荷等组成，通过飞行平台与载荷之间的深度配合和集成，工业级无人机才能圆满的完成任务；随着无人机技术与载荷技术的发展，以及用户对整个无人机系统的尺寸、重量等参数的要求不断提高，无人机与任务载荷间的集成度将会逐步提高，可能会出现共用其中的部分零部件、操作系统等发展趋势;二是无人机平台的通用化。通过采用模块化设计和开放式结构，根据任务需要，随时更换相应的任务载荷，实现“一机多用”和“即插即用”的平台功能。

4) 根结线虫毒力测定方法。取96孔细胞培养板，每孔加入配好的不同浓度的药剂150 μL，再加入等体积的线虫悬浮液，25℃条件下保湿培养。分别于24 h和48 h后观察记录线虫死亡数目(线虫呈僵直不动为死虫，线虫呈弯曲蠕动状态为活虫)，计算死亡率和校正死亡率。

7 结语

随着时代的进步，科学技术的不断提高，提升生产效率，减少成本投入是企业迫在眉睫的问题，效率的提升关键在于设备，工业级无人机作为高科技智能技术装备的代表，拓展工业级无人机的行业研究运用也体现了企业寻求解决办法，努力创新的思路。在世界经济创新的时代大背景下，中金蒙矿顺应时代的潮流，结合实际情况研究运用适合本企业发展的先进设备。本文后半部以中金蒙矿尾矿库区工业级无人机研究运用为例，拓展工业级无人机的一个全新运用领域，对有色金属矿业开发企业工业级无人机运用的解释具有一定的局限性，为此，在尾矿库区工业级无人机运用领域的深一步研究还有待提高。

[1]白瑞杰，李晓雪．《中国制造2025》背景下的无人机发展前景[J]．无人机应用专题，2017年,(第4期)：12页．