روبوت تحليل الغازات في المناجم يؤدي مهمة واحدة محددة: يدخل إلى النفق قبل العمال، يقيس تركيبة الهواء ويعود بالتقرير. يحصل الشخص على بيانات CO، CO₂، H₂S وNO₂ لكل نقطة في المسار دون دخول منطقة لم يتم فحص هوائها بعد. في هذا المقال جمعنا مراجعة حول هذا المجال: ما هي الروبوتات والطائرات بدون طيار المتوفرة لمراقبة جودة الهواء وتفتيش الأنفاق، من يصنعها، ما هي قدراتها، كيف تعمل بدون اتصال تحت الأرض وكيف تختار المنصة المناسبة لمنجمك.
المادة مفيدة لمديري المواقع، المهندسين الرئيسيين وفرق السلامة الصناعية في شركات روسيا ودول رابطة الدول المستقلة: مناجم المعادن، المناجم تحت الأرض، الأنفاق والمجمعات. نأخذ الماء، الطين، الانحدارات، غياب الاتصال ومجموعة الغازات CO، CO₂، H₂S وNO₂ كظروف نموذجية. جميع المواصفات مأخوذة من المصادر الرسمية للشركات المصنعة وتعتمد على التكوين. الأسعار غير مذكورة هنا: يتم حسابها حسب المشروع.
لماذا تحتاج إلى روبوت لفحص النفق قبل دخول العمال
بعد التفجيرات، أو التوقف، أو توقف التهوية، تصبح تركيبة الهواء في النفق غير معروفة. أول أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، كبريتيد الهيدروجين وأكاسيد النيتروجين خطيرة فوراً وغالباً بلا رائحة. الترتيب التقليدي هو: يذهب شخص بجهاز محمول ويدخل أولاً إلى البيئة المجهولة. هذا يشكل خطراً على العامل ويضيع الوقت، لأن الدخول يتطلب تنسيقاً واستعداداً وتأميناً.
المراقبة الروبوتية لجودة الهواء في الأنفاق تغير ترتيب الإجراءات. تدخل الآلة أولاً ويبقى الإنسان في منطقة تم فحص هوائها. الفوائد تنقسم إلى ثلاثة أجزاء:
- السلامة: لا أحد يدخل إلى جو مجهول حتى يمر جهاز تحليل الغازات على المسار؛
- التكرار: نفس المسار ونقاط القياس في كل مرة، ما يسمح بمقارنة البيانات بين الورديات؛
- التوثيق: سجل القياسات مع الوقت، الإحداثيات والقيم لكل غاز، يبقى للمراجعة ولجهات الرقابة.
ملاحظة هامة. الروبوت لا يغني عن لوائح الشركة والمسؤولين. قرار السماح بدخول العمال يبقى للإنسان، والروبوت يوفر له بيانات موثوقة. يجب الالتزام الكامل بمتطلبات قواعد السلامة والتعليمات الداخلية للمنجم، ويجب تنسيق استخدام هذه التقنية مع القسم الفني والجهات الرقابية حسب اختصاصكم.
كيف يعمل القياس الروبوتي بدون اتصال في النفق
عادة لا يوجد GPS أو اتصال خلوي أو Wi-Fi في الأنفاق تحت الأرض. لذلك، تم تصميم روبوت تحليل الغازات للعمل بشكل مستقل: يحدد المشغل المهمة عند نقطة الدخول حيث يوجد اتصال، ثم تعمل الآلة بشكل ذاتي. تتكون مهمة الروبوت من خمس خطوات.
- البدء. يطلق المشغل المهمة عند المدخل في منطقة الاتصال. يتم تحديد المسار ونقاط القياس مسبقاً.
- المسار الذاتي. يسير الروبوت على المسار بشكل مستقل. يعتمد على الليدار وخريطة النفق، بدون GPS أو اتصال.
- القياسات. في كل نقطة، يسجل جهاز تحليل الغازات قيم CO، CO₂، H₂S وNO₂. يتم ربط القيم بالموقع على الخريطة.
- العودة. يعود الروبوت إلى منطقة الاتصال وينقل البيانات المسجلة.
- التقرير. يحصل المشغل على خريطة القياسات، القيم حسب النقاط، علامات التجاوز، الصور والفيديو للمسار.
للمسارات الدائمة يوجد خيار إضافي: يتم وضع أجهزة إعادة الإرسال على طول الطريق، فيرى المشغل البيانات قبل عودة الروبوت. نناقش الاتصال تحت الأرض في قسم منفصل أدناه.
تحليل الغازات في المنجم: ما هي الغازات التي يتم قياسها وبأي وسيلة
الحد الأدنى لفحص النفق قبل دخول العمال: CO، CO₂، H₂S وNO₂. هذه الغازات غالباً ما تحدد إمكانية الدخول: أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين تظهر بعد التفجيرات، كبريتيد الهيدروجين شائع في بعض خامات الكبريتيد، ثاني أكسيد الكربون يتراكم في المناطق ضعيفة التهوية. يمكن توسيع المجموعة حسب قرار المنجم، مثل إضافة الأكسجين وقنوات أخرى.
جهاز تحليل غازات معتمد، وليس مجرد «حساس على الروبوت»
يحمل الروبوت منصة تحليل الغازات كوحدة تحميل. يتم اختيار جهاز تحليل غازات صناعي معتمد متعدد الغازات، حسب نطاق القياس ومتطلبات المنجم. يتم توفير الطاقة ونقل البيانات عبر واجهات الروبوت الخارجية. توجد وحدات متعددة الغازات جاهزة للمنصات الأرضية والطائرات بدون طيار، مثل Sniffer4D: يتم تركيبه على الطائرة أو المنصة الأرضية ويبني خريطة تركيزات مرتبطة بالموقع.
سجل القياسات هو النتيجة الرئيسية
المنتج الرئيسي لعمل الروبوت ليس "القراءة اللحظية"، بل السجل: الوقت، النقطة على الخريطة، والقيم لكل غاز. يتم تصديره إلى تقرير ويُحفظ لخدمات السلامة الصناعية. علامات التجاوز تتيح رؤية فورية للمناطق التي لا يتوافق فيها الهواء مع المعايير وعلى أي جزء من المسار.
ما هي الروبوتات المناسبة للأنفاق التعدينية
لأنفاق التعدين يُنظر في ثلاثة أنواع من المنصات: الروبوتات الرباعية الأرجل، الروبوتات المجنزرة، والطائرات بدون طيار. هذه المنصات لا تتنافس، بل تلبي احتياجات مختلفة.
روبوت رباعي الأرجل للمنجم: قدرة على التنقل والعمل في الماء والطين
الروبوتات الرباعية الأرجل تتجاوز الأرضيات غير المستوية، الدرج والمنحدرات حيث تتعطل المنصات ذات العجلات. للحفر التي تحتوي على ماء وطين، حماية الهيكل مهمة: كلا المنصتين أدناه توفران معيار IP67 ونطاق حرارة تشغيل من −20 إلى +55 °C.
DEEP Robotics Jueying X30 Pro (الصين): الأبعاد واقفًا حوالي 1000 × 470 × 715 مم، الوزن مع البطارية حوالي 59 كجم، الحمولة 20 كجم. يعمل بالبطارية حوالي 4 ساعات بدون حمولة وحوالي 2.5 ساعة مع الحمولة، تبديل سريع للبطارية، عودة تلقائية لمحطة الشحن. يتجاوز درجات حتى 20 سم ومنحدرات حتى 30°. أربعة ليدارات وكاميرا، يعمل في الإضاءة المنخفضة والظلام. منافذ طاقة 24 / 12 / 5 فولت، إيثرنت وUSB لتركيب محلل الغازات.
Unitree B2 (الصين): الأبعاد واقفًا حوالي 1098 × 450 × 645 مم، الوزن مع البطارية حوالي 60 كجم، الحمولة أثناء الحركة أكثر من 40 كجم. مدة التشغيل من 4 إلى 6 ساعات؛ مع حمولة 20 كجم يعلن المصنع أكثر من 4 ساعات و15 كم من الحركة. يتجاوز عقبات حتى 40 سم ومنحدرات أكثر من 45°. ليدار ثلاثي الأبعاد، كاميرتان عمق وكاميرتان عاديتان. أربعة منافذ إيثرنت، أربعة USB 3.0 وطاقة 12 / 24 / 5 فولت. منصة أثقل وأكثر تحملًا للمسارات الطويلة والمناطق الصعبة. المزيد عنها في كتالوجنا: Unitree B2 للفحص الصناعي.
روبوت مجنزر للمنجم: ثبات على الطين وحماية ATEX ضد الانفجار
Taurob Inspector (النمسا) هو روبوت فحص مجنزر. الأبعاد 100 × 58 × 75 سم، الوزن 90 كجم، السرعة 2.5 كم/س، مدة التشغيل ساعتان، بطارية قابلة للتبديل، يوجد محطة شحن. يتجاوز درجات ومنحدرات حتى 45°، درجة 25 سم، بالإضافة إلى الحصى، الطين والأرضيات الشبكية. حماية IP67، شهادة ATEX، حرارة التشغيل من −20 إلى +60 °C. مزود بليدار ثلاثي الأبعاد، كاميرا 4K، كاميرا حرارية، كاميرا 360° ومستشعر غازات متعدد. ملاحة ذاتية، اتصال Wi-Fi أو 4G.
هذه هي المنصة الوحيدة من بين المنصات المذكورة التي تم الإعلان رسميًا عن حمايتها ضد الانفجار (ATEX). باقي المنصات لا توفر حماية ضد الانفجار. إذا كان منجمك يحتوي على غاز الميثان أو بيئة قابلة للانفجار، يجب معالجة هذا الأمر أولاً قبل اختيار نوع الروبوت.
طائرة بدون طيار لفحص الأنفاق: الاستكشاف ورسم خريطة ثلاثية الأبعاد
Flyability Elios 3 (سويسرا) هي طائرة بدون طيار داخل قفص حماية للمساحات المغلقة، تتحمل الصدمات. الحجم 48 سم عرضًا و38 سم ارتفاعًا، الوزن مع الليدار 2350 جم، زمن الطيران أكثر من 9 دقائق مع الليدار، تبديل البطارية أقل من 10 ثوانٍ. الملاحة عبر ليدار Ouster OS0-32: طيران بدون GPS وبناء خريطة ثلاثية الأبعاد للمنجم. كاميرا رئيسية، كاميرا حرارية وإضاءة مدمجة. حماية IP44، وحدة الليدار IP68، حرارة التشغيل من 0 إلى +50 °C.
مهمة الطائرة بدون طيار هي الاستكشاف السريع والتصوير ثلاثي الأبعاد للمناطق التي لا يمكن للروبوت الأرضي الوصول إليها أو يتطلب وقتًا طويلاً: فوق الأنقاض، الماء، وفي غرف التنظيف. تركيب مستشعر الغاز على Elios 3 يجب التأكد منه من الشركة المصنعة حسب التكوين المطلوب.
مقارنة المنصات: أيها لأي مهمة
| المنصة | النوع | الماء والطين | القدرة على التنقل | مدة التشغيل | تحليل الغازات | الأفضل لـ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DEEP Robotics X30 Pro | روبوت رباعي الأرجل | IP67 | درجات 20 سم، منحدر 30° | حوالي 2.5 ساعة مع الحمولة | وحدة على المنصة | الفحص المنتظم قبل السماح بالدخول |
| Unitree B2 | روبوت رباعي الأرجل | IP67 | عقبات 40 سم، منحدر أكثر من 45° | أكثر من 4 ساعات مع 20 كجم | وحدة على المنصة | مسارات طويلة، مناطق صعبة |
| Taurob Inspector | روبوت مجنزر | IP67, ATEX | منحدر 45°، درجة 25 سم | ساعتان | مستشعر غازات متعدد | مسارات ثابتة، الطين، بيئة قابلة للانفجار |
| Flyability Elios 3 | طائرة بدون طيار | IP44، ليدار IP68 | يحلق فوق الأنقاض والمياه | أكثر من 9 دقائق | يتم التوضيح من قبل الشركة المصنعة | استكشاف سريع، خريطة ثلاثية الأبعاد |
البيانات من المواد الرسمية للشركات المصنعة. القيم الفعلية تعتمد على التكوين، الحمولة وظروف التشغيل.
الاتصال تحت الأرض: كيف يعمل الروبوت حيث لا توجد تغطية
عدم وجود الاتصال في الأنفاق لا يمنع الروبوت من العمل. يعتمد على الليدار والخريطة وليس على GPS، ويسجل البيانات محلياً. هناك وضعان.
- ذاتي بالكامل. تبدأ المهمة عند المدخل، يعود الروبوت ويسلم السجل. مناسب للفحوصات الفردية والاستكشاف.
- مع أجهزة الترحيل. توضع أجهزة إعادة الإرسال اللاسلكية على طول المسار، وتُنقل البيانات إلى المشغل أثناء المرور. مناسب للمسارات الدائمة حيث من المهم رؤية الصورة فوراً.
للمناطق البعيدة تحت الأرض تُستخدم محطات راديو mesh. على سبيل المثال، تقوم IWAVE بإنشاء شبكات mesh للأعمال تحت الأرض: تتكون سلسلة من أجهزة إعادة الإرسال من هذه العقد اللاسلكية على طول مسار الروبوت. يتم اختيار مجموعة الاتصال المناسبة حسب طول وجيومترية الأنفاق بعد الفحص.
تطبيقات الشركات المصنعة: الأنفاق والمناجم
فيما يلي أمثلة على العمل الفعلي لهذه المنصات والمعدات. هذه تطبيقات من الشركات المصنعة نفسها، الروابط تؤدي إلى فيديوهاتهم الرسمية.
أنفاق تحت الأرض: جولات تفقدية ذاتية منتظمة
DEEP Robotics X30 في SP Group، سنغافورة: يقوم الروبوت "SPock" بدوريات في نفق كابلات تحت الأرض بطول 40 كم وعلى عمق 60 متر. حسب تقدير SP Group، يوفر هذا حوالي 480 ساعة من الجولات اليدوية سنوياً. نفس الروبوتات، X30 و Lynx M20، تقوم بجولات تفقدية يومية ذاتية في أنفاق الخدمات مع الكابلات والأنابيب: فحص وتسجيل البيانات.
المناجم وغرف الاستخلاص: استكشاف بالطائرة بدون طيار
Flyability Elios 3 يحلق في منجم تحت الأرض، بما في ذلك في نفق على شكل V: ملاحة بدون GPS وخريطة ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي. استخدام آخر هو فحص وتصوير ثلاثي الأبعاد لغرف الاستخلاص (stopes) بدون دخول الأشخاص إلى المنطقة الخطرة.
المواقع الصناعية: روبوتات مجنزرة ورباعية الأرجل
Taurob Inspector ينفذ مهام تفتيش ذاتية في موقع صناعي. روبوت Unitree رباعي الأرجل يقوم بجولات تفقدية منتظمة لمنشأة طاقة.
- فيديو SP Group: روبوت X30 في نفق تحت الأرض
- فيديو DEEP Robotics: جولات أنفاق الخدمات
- فيديو Flyability: Elios 3 في منجم تحت الأرض
- فيديو Flyability: فحص غرف الاستخلاص
- فيديو Taurob: مهمة Taurob Inspector
- فيديو Unitree: جولات تفقدية
- فيديو AIRINS: وحدة تحليل الغاز Sniffer4D
- فيديو IWAVE: اتصال mesh تحت الأرض
كيفية اختيار روبوت للمناجم: توصية SHKARAN
لا توجد إجابة واحدة تناسب الجميع، لكن لطلب نموذجي "فحص النفق قبل دخول الأشخاص بالإضافة إلى الاستكشاف في ظروف المياه، الطين والانحدارات، بدون اتصال" نقترح هذا المخطط.
- الأداة الرئيسية: روبوت رباعي الأرجل مع محلل غازات، Unitree B2 أو DEEP Robotics X30 Pro. يجتاز المياه، الطين والانحدارات، يعمل بدون اتصال، مناسب للفحص المنتظم للأنفاق.
- الاستكشاف: طائرة Elios 3 بدون طيار لفحص سريع ورسم خريطة ثلاثية الأبعاد للمناطق التي يصعب أو يستغرق وقتاً طويلاً الوصول إليها بواسطة الروبوت الأرضي.
- بديل: Taurob Inspector المجنزر إذا كانت المسارات دائمة، الأولوية للاستقرار على الطين ومستشعر الغاز المدمج، أو إذا كانت هناك حاجة للحماية من الانفجار.
- المرحلة التجريبية: البدء بمنطقة واحدة. فحص الأنفاق، اختيار المنصة، اختبار المسار والتقرير، ثم التوسع.
أسئلة يجب طرحها على نفسك قبل الاختيار
- هل توجد بيئة قابلة للانفجار في المنجم، مثل الميثان؟ إذا كان الجواب نعم، يجب البدء بالمنصات المصرح لها بالحماية من الانفجار.
- ما هي الغازات التي يجب مراقبتها وفي أي نطاقات، وهل هناك حاجة للأكسجين؟
- ما هي المسارات: فحوصات لمرة واحدة بعد الأعمال التفجيرية أم جولات دورية مستمرة؟
- ما هي أصعب المناطق: الدرج، المنحدرات، المناطق المغمورة بالمياه، الانهيارات؟
- ما هو طول المسار في اتجاه واحد، وهل هناك حاجة لمكررات الإشارة؟
- ما هو نوع التقرير المطلوب من قسم السلامة الصناعية لديكم؟
إجابات هذه الأسئلة تتحول إلى مهمة فنية نعد بموجبها مراجعة تقنية مخصصة لموقعكم: المنصات، وحدة تحليل الغازات، الاتصال، مخطط المهمة وتشكيلة الطاقم.
ما لا يفعله الروبوت: حدود واضحة وصريحة
- لا يحل محل قرار المسؤولين بشأن دخول الأشخاص ولا يلغي متطلبات قواعد السلامة.
- لا يضمن الحماية من الانفجار: لهذا الغرض، يجب أن تكون المنصة معتمدة، ووفقًا لمواد الشركات المصنعة، هذا متوفر فقط لـ Taurob Inspector.
- مدة التشغيل محدودة بعمر البطارية: حوالي ساعتين للمنصة المجنزرة، و4–6 ساعات للروبوت الماشي، وعدة دقائق للطائرة بدون طيار. يتم تخطيط المسار بناءً على ذلك، ويتم تبديل البطاريات.
- الطائرة بدون طيار ممتازة للاستكشاف والتصوير ثلاثي الأبعاد، لكنها لا تحل محل الروبوت الأرضي في المسارات الروتينية الطويلة.
- المواصفات الدقيقة وإمكانية تركيب وحدة غازات محددة تعتمد على التكوين وتؤكد عند إعداد المراجعة التقنية.
الأسئلة الشائعة حول روبوتات تحليل الغازات للمناجم
ما هو أفضل روبوت لتحليل الغازات في المنجم؟
للفحص المنتظم قبل دخول الأشخاص، غالبًا ما يتم اختيار روبوت ماشي مع محلل غازات مثل Unitree B2 أو DEEP Robotics X30 Pro: يجتاز المياه والطين والدرج والمنحدرات. للمسارات الدائمة والبيئات القابلة للانفجار يُنظر في Taurob Inspector المجنزَر مع ATEX، وللاستكشاف الطائرة Elios 3. الاختيار النهائي يعتمد على ظروف المنجم.
هل يعمل الروبوت في الأنفاق بدون اتصال؟
نعم. الروبوت يعتمد على الليدار والخريطة وليس على GPS أو الاتصال الخلوي، يسير على مسار محدد مسبقًا، يسجل القياسات مع تحديد الموقع الجغرافي، وينقل البيانات عند العودة لمنطقة التغطية. للمسارات الدائمة يمكن وضع مكررات إشارة ليتمكن المشغل من رؤية البيانات أثناء المرور.
ما هي الغازات التي يقيسها روبوت تحليل الغازات؟
الحد الأدنى: CO، CO₂، H₂S وNO₂. يمكن إضافة الأكسجين وقنوات أخرى حسب قرار المنجم. يُستخدم محلل غازات صناعي متعدد ومعتمد، يتم اختياره حسب النطاقات المطلوبة.
هل هذه الروبوتات مناسبة للمناجم القابلة للانفجار؟
ليس جميعها. في المواد الرسمية للشركات المصنعة، الحماية من الانفجار ATEX متوفرة فقط لـ Taurob Inspector. بالنسبة لـ Unitree B2 وDEEP Robotics X30 Pro والطائرة Elios 3، الحماية من الانفجار غير متوفرة. في المناجم التي تحتوي على الميثان أو بيئات قابلة للانفجار، يجب حل هذه المسألة قبل اختيار المنصة.
هل يمكن للطائرة بدون طيار فحص الأنفاق بدلاً من الإنسان؟
الطائرة Elios 3 داخل قفص واقٍ تتحمل الصدمات، تطير بدون GPS وتبني خريطة ثلاثية الأبعاد للأنفاق، لذا تُستخدم للاستكشاف وتصوير غرف التعدين دون دخول الأشخاص. مدة الطيران أكثر من 9 دقائق مع الليدار، لذا هي مناسبة للفحص السريع وليس للجولات الروتينية الطويلة. تركيب مستشعر الغاز يتم التأكد منه من الشركة المصنعة.
كم يعمل الروبوت على بطارية واحدة؟
حسب الشركات المصنعة: DEEP Robotics X30 Pro حوالي 4 ساعات بدون حمولة وحوالي 2.5 ساعة مع حمولة، Unitree B2 من 4 إلى 6 ساعات (مع حمولة 20 كجم أكثر من 4 ساعات و15 كم)، Taurob Inspector حوالي ساعتين، Elios 3 أكثر من 9 دقائق. البطاريات قابلة للتبديل، والقيم تعتمد على التكوين والظروف.
كيف تبدأ في تطبيق الروبوت في المنجم؟
ابدأ بتجربة في منطقة واحدة: نقوم بفحص الأنفاق، اختيار المنصة ووحدة تحليل الغازات، اختبار المسار والتقرير، ثم التوسع لاحقًا. نقطة البداية هي المهمة الفنية: الغازات، المسارات، الظروف، طول الأنفاق ومتطلبات التقرير.
طلب مراجعة تقنية مخصصة لموقعكم
صف المهمة: أي منجم أو نفق، ما هي الغازات التي يجب مراقبتها، هل توجد مياه أو منحدرات أو بيئة قابلة للانفجار، وما هو طول المسارات. سنعد مراجعة تقنية للمنصات المناسبة لموقعكم: مخطط المهمة، وحدة تحليل الغازات، الاتصال وخطة التجربة. اترك طلبًا في صفحة الطلب أو تواصل معنا مباشرة.
