Tổng quan các kỹ thuật địa không gian trong công nghiệp khoáng sản

Wim van Wegen & GIM

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn.

Máy quét laser 3D mặt đất triển khai trên ô tô di động tại các khu vực khai thác và tập kết.

QUÉT LASER 3D MẶT ĐẤT

Kỹ thuật đo đạc hiện đại trong công nghiệp khoáng sản ngày nay phục vụ khai thác lộ thiên, khai thác hầm lò và quản lý nhà máy hạ tầng phục vụ khai thác chắc chắn sẽ song hành với công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất TLS. Công nghệ tiên tiến nhất này được triển khai để xác định sự thay đổi về mặt không gian trong bất kỳ khu vực khai thác hoặc các nhà máy chế biến khoáng sản nào. Với mật độ điểm đo rất cao (lên tới 1.200.000 điểm mỗi giây), độ chính xác vượt trội so với tất cả các kỹ thuật đo khác, tính đồng nhất và hoàn toàn không có sự can thiệp của con người trong quá trình thu thập số liệu trên thực địa, TLS là công nghệ đo đạc đặc biệt phù hợp với toàn bộ quá trình khai thác, chế biến, giám sát thay đổi, chuyển dịch, biến dạng từng phần nhỏ nhất … trên khai trường.

Bằng cách thu thập một tập hợp số liệu điểm đo với mật độ siêu cao để tạo thành ĐÁM MÂY ĐIỂM (Point Cloud) 3 chiều hoàn chỉnh, đây chính là những vector có liên hệ với vị trí đặt máy quét. Công nghệ TLS có khả năng thu thập một khối lượng thông tin địa không gian vô cùng lớn, lớn hơn bất kỳ lượng thông tin mà các phương pháp đo đạc khác cung cấp và đặc biệt hơn nữa, quá trình thu thập thông tin diễn ra hoàn toàn tự động mà không cần có sự can thiệp của người điều khiển (không đứng máy, không ngắm điểm, không di chuyển và dựng gương) chính vì vậy nhiều hợp phần sai số đã được loại bỏ hoàn toàn. Bằng cách kết hợp máy quét laser 3 chiều với thiết bị định vị vệ tinh GNSS, chúng ta hoàn toàn có khả năng tạo ra các khối số liệu có gắn kết hệ thống toạ độ, từ đó cho phép các ứng dụng như theo dõi biến dạng, đo đạc trực tiếp trên mô hình … được thực hiện ngay trong chế độ thời gian thực.

Riêng trong ngành công nghiệp khoáng sản, công nghệ TLS có khả năng sử dụng cho tất cả các công đoạn khác nhau như:

o   Khảo sát thành lập bản đồ 3D hiện trạng;

o   Giám sát liên tục và thành lập tài liệu tiến trình triển khai công tác đào hầm;

o   Xây dựng cơ sở dữ liệu 3D hoàn chỉnh các tuyến hầm lò khai thác;

o   Đánh giá mức độ ổn định khu vực khai thác để đảm bảo an toàn cho công nhân;

o   Giám sát biến dạng khu vực khai thác, tự động đưa ra các cảnh báo;

o   Tính toán thể tích khai thác và dự báo thể tích khai thác theo lý thuyết;

o   Cung cấp chứng cứ khi có tai nạn hay sự cố xảy ra trong quá trình khai thác;

o   Cung cấp cơ sở dữ liệu 3D phục vụ bảo vệ và đảm bảo an ninh trong khu mỏ;

o   Tạo cơ sở dữ liệu 3D toàn bộ khu mỏ phục vụ huấn luyện đào tạo đa mục đích;

o   Tính toán thể tích sản phẩm khai thác tại các khu vực tập kết;

o   Định kỳ xây dựng cơ sở dữ liệu 3D và so sánh biến động;

o   Quét và xây dựng mô hình 3D các nhà máy chế biến phục vụ quản lý;

o   Và rất nhiều ứng dụng tiềm năng khác.

Trong những năm qua, riêng lĩnh vực đo đạc của ngành công nghiệp khoáng sản trên thế giới đã chứng kiến tốc độ tăng trưởng rất nhanh của công nghệ TLS. Các loại máy quét laser 3 chiều có khả năng quét xa từ một vài mét đến vài nghìn mét, cùng với đó là tính năng chụp ảnh độ phân giải cao (sử dụng máy ảnh DSLR) chính vì vậy các khu vực khai thác ngoài số liệu đám mây điểm 3 chiều, còn có các bức ảnh thể hiện chi tiết hiện trạng khu vực tại thời điểm thu thập số liệu. Với lợi thế tốc độ thu thập số liệu nhanh (thường được tính bằng phút ở khoảng cách tới km phủ trùm 360 độ) nên công nghệ TLS dễ dàng có thể đo phủ trùm toàn bộ khu vực khai thác trong vài giờ, vì vậy bất kỳ một biến động nào đều được cập nhật và thông báo cho người quản lý một cách nhanh chóng, chính xác và đầy đủ.

Bên cạnh việc thiết kế chế tạo máy quét, các nhà sản xuất cũng cung cấp các phần mềm ứng dụng thế hệ mới dành riêng cho lĩnh vực khoáng sản với các chức năng tuân theo chuẩn quốc tế và đặc thù của ngành công nghiệp này vì vậy rất dễ dàng thu thập, xử lý số liệu, tính toán và trao đổi thông tin với nhau. Ở thời điểm hiện tại chi phí để đầu tư những hệ thống máy quét laser 3 chiều hoàn chỉnh bao gồm cả phần cứng và phần mềm ứng dụng nằm trong khoảng từ 100.000 – 150.000 $US, tuy nhiên cũng cần hết sức lưu ý tới việc đào tạo sử dụng thiết bị và phần mềm ứng dụng.

Công nghệ TLS khi triển khai trên thực địa thường đi theo hai cách, cách thứ nhất là quét cố định theo từng trạm và di chuyển tới trạm mới sau khi kết thúc và cách thứ hai là triển khai trên các phương tiện di động mà chủ yếu là trên ô tô. Trong đó phương án triển khai lắp đặt máy quét trên ô tô có lợi thế là tốc độ thu thập diễn ra rất nhanh, ô tô di chuyển tới đâu là số liệu được ghi nhận tới đó, tuy nhiên công tác xử lý sẽ phức tạp hơn cùng với đó là độ chính xác không đạt được cao như phương pháp thứ nhất.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn