Робот для газоанализа в шахте решает одну прикладную задачу: он заходит в горную выработку раньше людей, измеряет состав воздуха и возвращается с отчётом. Человек получает данные о CO, CO₂, H₂S и NO₂ по каждой точке маршрута, не заходя в зону, где воздух ещё не проверен. В этой статье мы собрали обзор по направлению: какие роботы и дроны существуют для мониторинга воздушной среды и инспекции горных выработок, кто их производит, что они умеют, как работают без связи под землёй и как выбрать платформу под свой рудник.
Материал полезен руководителям участков, главным инженерам и службам промышленной безопасности предприятий России и стран СНГ: рудные и полиметаллические шахты, подземные рудники, тоннели и коллекторы. В качестве типичных условий мы берём воду, грязь, уклоны, отсутствие связи и набор газов CO, CO₂, H₂S и NO₂. Все характеристики платформ взяты из официальных материалов производителей и зависят от конфигурации. Цены мы здесь не называем: они считаются под объект.
Зачем нужен робот для проверки выработки перед допуском людей
После взрывных работ, после простоя, после остановки вентиляции состав воздуха в выработке неизвестен. Угарный газ, углекислый газ, сероводород и оксиды азота опасны сразу и не всегда имеют запах. Классический порядок такой: к выработке идёт человек с переносным прибором, и первым в неизвестную среду входит именно он. Это риск для конкретного работника и потеря времени, потому что вход приходится согласовывать, готовить и страховать.
Роботизированный мониторинг воздушной среды в горных выработках меняет порядок действий. Первым идёт машина, а человек остаётся в зоне, где воздух уже проверен. Выигрыш складывается из трёх частей:
- безопасность: никто не входит в неизвестную атмосферу, пока по маршруту не пройден газоанализатор;
- повторяемость: один и тот же маршрут и одни и те же точки замеров каждый раз, а значит, данные можно сравнивать между сменами;
- документ: журнал замеров с временем, координатами и значениями по каждому газу, который остаётся для разбора и для служб надзора.
Важная оговорка. Робот не заменяет регламент предприятия и ответственных лиц. Решение о допуске людей остаётся за человеком, а робот даёт ему проверенные данные. Требования правил безопасности и внутренних инструкций рудника нужно соблюдать в полном объёме, а применение такой техники согласовывать с технической службой и надзорными органами по вашей юрисдикции.
Как работает роботизированный замер без связи в выработке
В подземных выработках обычно нет ни GPS, ни мобильной связи, ни Wi-Fi. Поэтому робот-газоанализатор рассчитан на автономную работу: оператор ставит задачу в точке входа, где связь ещё есть, и дальше машина действует сама. Схема миссии состоит из пяти шагов.
- Старт. Оператор запускает миссию у входа в зоне связи. Маршрут и точки замеров заданы заранее.
- Автономный проход. Робот идёт по маршруту сам. Навигация строится по лидару и карте выработки, без GPS и без связи.
- Замеры. В каждой точке газоанализатор фиксирует CO, CO₂, H₂S и NO₂. Значения записываются с привязкой к месту на карте.
- Возврат. Робот приходит обратно в зону связи и передаёт записанные данные.
- Отчёт. Оператор получает карту замеров, значения по точкам, отметки превышений, фото и видео маршрута.
Для постоянных маршрутов есть расширение: вдоль пути выставляют ретрансляторы, и оператор видит данные ещё до возвращения робота. О связи под землёй мы пишем ниже отдельным разделом.
Газоанализ в руднике: какие газы измеряют и чем
Минимальный комплект для проверки выработки перед допуском людей: CO, CO₂, H₂S и NO₂. Это газы, которые чаще всего определяют, можно ли входить: угарный газ и оксиды азота появляются после взрывных работ, сероводород характерен для ряда сульфидных руд, углекислый газ скапливается в слабопроветриваемых зонах. По решению рудника набор можно расширить, например, добавить кислород и другие каналы.
Сертифицированный газоанализатор, а не «датчик на роботе»
Робот-платформа несёт газоаналитический модуль как полезную нагрузку. В качестве измерителя берут сертифицированный промышленный многогазовый газоанализатор, модель которого подбирается под диапазоны измерений и требования конкретного рудника. Питание и передача данных идут через внешние интерфейсы робота. Для наземных платформ и дронов существуют готовые многогазовые модули, например Sniffer4D: он ставится на дрон или наземную платформу и строит карту концентраций с привязкой к месту.
Журнал замеров как основной результат
Главный продукт работы робота это не «показание в моменте», а журнал: время, точка на карте и значения по каждому газу. Он выгружается в отчёт и остаётся для служб промышленной безопасности. Отметки превышений позволяют сразу увидеть, где именно воздух не соответствует норме и на каком участке маршрута.
Какие роботы подходят для горных выработок
Для горных выработок рассматривают три класса платформ: шагающие (четвероногие) роботы, гусеничные роботы и дроны. Они не конкурируют, а закрывают разные задачи.
Четвероногий робот для шахты: проходимость и работа в воде и грязи
Четвероногие роботы проходят по неровному полу, по ступеням и по уклонам, где колёсная платформа застревает. Для выработок с водой и грязью важна защита корпуса: у обеих платформ ниже заявлена IP67 и рабочий диапазон температуры от −20 до +55 °C.
DEEP Robotics Jueying X30 Pro (Китай): габариты стоя около 1000 × 470 × 715 мм, масса с батареей около 59 кг, полезная нагрузка 20 кг. Работа от батареи около 4 часов без нагрузки и около 2,5 часа с нагрузкой, быстрая замена батареи, автовозврат на зарядную станцию. Преодолевает ступени до 20 см и уклоны до 30°. Четыре лидара и камера, работа при слабом освещении и в темноте. Интерфейсы питания 24 / 12 / 5 В, Ethernet и USB для установки газоанализатора.
Unitree B2 (Китай): габариты стоя около 1098 × 450 × 645 мм, масса с батареей около 60 кг, нагрузка в движении более 40 кг. Работа от батареи от 4 до 6 часов; с нагрузкой 20 кг производитель заявляет более 4 часов и 15 км хода. Препятствия до 40 см и уклоны более 45°. 3D-лидар, две камеры глубины и две обычные камеры. Четыре порта Ethernet, четыре USB 3.0 и питание 12 / 24 / 5 В. Это более тяжёлая и выносливая платформа для длинных маршрутов и сложных участков. Подробнее о ней в нашем каталоге: Unitree B2 для промышленной инспекции.
Гусеничный робот для рудника: устойчивость на грязи и взрывозащита ATEX
Taurob Inspector (Австрия) это гусеничный инспекционный робот. Габариты 100 × 58 × 75 см, масса 90 кг, скорость 2,5 км/ч, работа от батареи 2 часа, батарея сменная, есть зарядная станция. Проходит ступени и уклоны до 45°, ступень 25 см, а также гравий, грязь и решётчатые полы. Защита IP67, заявлен сертификат ATEX, температура от −20 до +60 °C. В составе 3D-лидар, камера 4K, тепловизор, камера 360° и мультигазовый датчик. Навигация автономная, связь по Wi-Fi или 4G.
Это единственная из рассматриваемых платформ, для которой в официальных материалах заявлена взрывозащита (ATEX). Для остальных платформ взрывозащита не заявлена. Если на вашем руднике есть метанообразование или иная взрывоопасная среда, этот вопрос нужно решать первым, ещё до выбора формы робота.
Дрон для обследования выработок: разведка и 3D-карта
Flyability Elios 3 (Швейцария) это дрон в защитной клетке для закрытых пространств, который выдерживает столкновения. Размер 48 см в ширину и 38 см в высоту, масса с лидаром 2350 г, время полёта более 9 минут с лидаром, смена батареи менее 10 секунд. Навигация по лидару Ouster OS0-32: полёт без GPS и построение 3D-карты выработки. Основная камера, тепловизор и встроенная подсветка. Защита IP44, модуль лидара IP68, рабочая температура от 0 до +50 °C.
Задача дрона это быстрая разведка и 3D-съёмка участков, куда наземному роботу не пройти или долго идти: над завалами, водой, в очистных камерах. Установку газового датчика на Elios 3 нужно уточнять у производителя под конкретную конфигурацию.
Сравнение платформ: какая для какой задачи
| Платформа | Тип | Вода и грязь | Проходимость | Время работы | Газоанализ | Лучше всего для |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DEEP Robotics X30 Pro | шагающий | IP67 | ступени 20 см, уклон 30° | около 2,5 ч с нагрузкой | модуль на платформе | регулярная проверка перед допуском |
| Unitree B2 | шагающий | IP67 | препятствия 40 см, уклон более 45° | более 4 ч с 20 кг | модуль на платформе | длинные маршруты, тяжёлые участки |
| Taurob Inspector | гусеничный | IP67, ATEX | уклон 45°, ступень 25 см | 2 ч | мультигазовый датчик | постоянные маршруты, грязь, взрывоопасная среда |
| Flyability Elios 3 | дрон | IP44, лидар IP68 | летает над завалами и водой | более 9 мин | уточняется у производителя | быстрая разведка, 3D-карта |
Данные из официальных материалов производителей. Фактические значения зависят от конфигурации, нагрузки и условий эксплуатации.
Связь под землёй: как робот работает там, где её нет
Отсутствие связи в выработках не мешает роботу работать. Он ориентируется по лидару и карте, а не по GPS, и записывает данные локально. Есть два режима.
- Полностью автономный. Миссия запускается у входа, робот возвращается и отдаёт журнал. Подходит для разовых проверок и разведки.
- С ретрансляторами. По маршруту выставляются радиоретрансляторы, и данные идут оператору во время прохода. Подходит для постоянных маршрутов, где важно видеть картину сразу.
Для дальних участков под землёй используют mesh-радиостанции. Например, IWAVE делает mesh-сети для подземных работ: из таких радиоузлов собирается цепочка ретрансляторов вдоль маршрута робота. Конкретный комплект связи подбирается под длину и геометрию выработок после обследования.
Внедрения производителей: тоннели и рудники
Ниже примеры реальной работы этих платформ и оборудования. Это внедрения самих производителей, ссылки ведут на их официальные видео.
Подземные тоннели: регулярные автономные обходы
DEEP Robotics X30 в SP Group, Сингапур: робот «SPock» патрулирует подземный кабельный тоннель длиной 40 км на глубине 60 м. По оценке SP Group, это экономит около 480 часов ручных обходов в год. Те же роботы, X30 и Lynx M20, ходят ежедневными автономными обходами коммунальных тоннелей с кабелями и трубопроводами: осмотр и запись данных.
Рудники и очистные камеры: разведка дроном
Flyability Elios 3 летает в подземном руднике, в том числе в V-образной выработке: навигация без GPS и 3D-карта в реальном времени. Отдельное применение это осмотр и 3D-съёмка очистных камер (стопов) без захода людей в опасную зону.
Промышленные объекты: гусеничные и шагающие роботы
Taurob Inspector выполняет автономные инспекционные миссии на промышленном объекте. Шагающий робот Unitree проходит регулярные инспекционные обходы энергообъекта.
- Видео SP Group: робот на X30 в подземном тоннеле
- Видео DEEP Robotics: обходы коммунальных тоннелей
- Видео Flyability: Elios 3 в подземном руднике
- Видео Flyability: осмотр очистных камер
- Видео Taurob: миссия Taurob Inspector
- Видео Unitree: инспекционные обходы
- Видео AIRINS: газоаналитический модуль Sniffer4D
- Видео IWAVE: mesh-связь под землёй
Как выбрать робота для рудника: рекомендация SHKARAN
Универсального ответа нет, но для типового запроса «проверка выработки перед допуском людей плюс разведка в условиях воды, грязи и уклонов, без связи» мы предлагаем такую схему.
- Основной инструмент: шагающий робот с газоанализатором, Unitree B2 или DEEP Robotics X30 Pro. Проходит воду, грязь и уклоны, работает без связи, подходит для регулярной проверки выработок.
- Разведка: дрон Elios 3, чтобы быстро осмотреть и снять 3D-карту участков, куда опасно или долго идти наземному роботу.
- Альтернатива: гусеничный Taurob Inspector, если маршруты постоянные, главный приоритет устойчивость на грязи и встроенный газовый датчик, или если нужна взрывозащита.
- Пилот: начать с одного участка. Обследовать выработки, выбрать платформу, отработать маршрут и отчёт, потом масштабировать.
Вопросы, которые нужно задать себе до выбора
- Есть ли на руднике взрывоопасная среда, например метан? Если да, начинать надо с платформ с заявленной взрывозащитой.
- Какие газы и в каких диапазонах нужно контролировать, и нужен ли кислород?
- Какие маршруты: разовые проверки после взрывных работ или постоянные обходы?
- Какие самые тяжёлые участки: ступени, уклоны, затопленные зоны, завалы?
- Какая длина маршрута в одну сторону и нужны ли ретрансляторы?
- Какой формат отчёта нужен вашей службе промышленной безопасности?
Ответы на эти вопросы превращаются в техническое задание, по которому мы готовим технический обзор под ваш объект: платформы, газоаналитический модуль, связь, схема миссии и состав пилота.
Что робот не делает: честные ограничения
- Он не заменяет решение ответственных лиц о допуске людей и не отменяет требования правил безопасности.
- Он не гарантирует взрывобезопасность: для этого нужна платформа с соответствующей сертификацией, и в материалах производителей она заявлена только для Taurob Inspector.
- Время работы ограничено батареей: от около 2 часов у гусеничной платформы до 4–6 часов у шагающей и считанных минут у дрона. Маршрут планируют под это, а батареи меняют.
- Дрон хорош для разведки и 3D-съёмки, но не заменяет наземного робота на длинных рутинных маршрутах.
- Точные характеристики и возможность установки конкретного газового модуля зависят от конфигурации и подтверждаются при подготовке технического обзора.
Частые вопросы о роботах-газоанализаторах для шахт
Какой робот лучше для газоанализа в шахте?
Для регулярной проверки выработок перед допуском людей чаще всего берут шагающий робот с газоанализатором, например Unitree B2 или DEEP Robotics X30 Pro: он проходит воду, грязь, ступени и уклоны. Для постоянных маршрутов и взрывоопасной среды рассматривают гусеничный Taurob Inspector с ATEX, для разведки дрон Elios 3. Окончательный выбор зависит от условий рудника.
Работает ли робот в выработке без связи?
Да. Робот ориентируется по лидару и карте, а не по GPS и мобильной связи, ходит по заранее заданному маршруту, пишет замеры с привязкой к карте и отдаёт данные после возвращения в зону связи. Для постоянных маршрутов можно выставить ретрансляторы, чтобы оператор видел данные во время прохода.
Какие газы измеряет робот-газоанализатор?
Минимальный комплект: CO, CO₂, H₂S и NO₂. По решению рудника можно добавить кислород и другие каналы. Используется сертифицированный промышленный многогазовый газоанализатор, подобранный под нужные диапазоны.
Подходят ли такие роботы для взрывоопасных шахт?
Не любые. В официальных материалах производителей взрывозащита ATEX заявлена для Taurob Inspector. Для Unitree B2, DEEP Robotics X30 Pro и дрона Elios 3 взрывозащита не заявлена. Для рудников с метаном и другой взрывоопасной средой этот вопрос надо решать до выбора платформы.
Может ли дрон обследовать выработку вместо человека?
Дрон Elios 3 в защитной клетке выдерживает столкновения, летает без GPS и строит 3D-карту выработки, поэтому его используют для разведки и съёмки очистных камер без захода людей. Время полёта более 9 минут с лидаром, поэтому он решает задачу быстрого осмотра, а не длинных рутинных обходов. Установку газового датчика уточняют у производителя.
Сколько работает робот на одной батарее?
По данным производителей: DEEP Robotics X30 Pro около 4 часов без нагрузки и около 2,5 часа с нагрузкой, Unitree B2 от 4 до 6 часов (с нагрузкой 20 кг более 4 часов и 15 км), Taurob Inspector около 2 часов, Elios 3 более 9 минут. Батареи сменные, значения зависят от конфигурации и условий.
Как начать внедрение робота на руднике?
С пилота на одном участке: мы обследуем выработки, подбираем платформу и газоаналитический модуль, отрабатываем маршрут и отчёт, а затем масштабируем. Стартовая точка это техническое задание: газы, маршруты, условия, длина выработок и требования к отчёту.
Запросить технический обзор под ваш объект
Опишите задачу: какой рудник или тоннель, какие газы нужно контролировать, есть ли вода, уклоны и взрывоопасная среда, какая длина маршрутов. Мы подготовим технический обзор платформ под ваш объект: схему миссии, газоаналитический модуль, связь и план пилота. Оставьте заявку на странице заказа или напишите нам напрямую.
