A monitorização da deslocação e do movimento das rochas nas minas subterrâneas é fundamental para a segurança e a eficiência operacional. Os métodos tradicionais carecem frequentemente de uma cobertura e precisão abrangentes. Emesent introduziu uma solução avançada que utiliza sistemas SLAM LiDAR e SLAM para melhorar a monitorização da convergência em minas subterrâneas.

O cofundador e CTO Emesent , Dr Farid Kendoul, explica como a equipa Emesent aplicou esta tecnologia para melhorar a precisão dos dados e simplificar o processo de monitorização, oferecendo uma abordagem mais eficaz para identificar e gerir potenciais problemas.

Por Dr. Farid Kendoul

UMA SOLUÇÃO INOVADORA PARA DESAFIOS SUBTERRÂNEOS COMUNS

A exploração mineira subterrânea coloca desafios únicos, particularmente na monitorização da deslocação e movimento das rochas, o que pode levar a consequências graves, como ferimentos e atrasos dispendiosos na produção, especialmente à medida que as minas se aprofundam.

Os métodos tradicionais, como a cartografia de danos, os extensómetros e as estações totais, têm os seus méritos, mas muitas vezes ficam aquém em termos de cobertura, precisão e frequência. A tecnologia de mapeamento LiDAR 3D oferece uma alternativa superior para a monitorização da convergência, proporcionando uma cobertura e uma visão rica do movimento e da deformação das rochas nos túneis subterrâneos. No entanto, para uma monitorização eficaz, as duas digitalizações (referência e nova) devem ser alinhadas com precisão para detetar pequenos movimentos e alterações (por exemplo, movimento ou alteração de 20 mm). Erros de alinhamento ou de digitalização podem levar a interpretações incorrectas de deformação ou convergência.

Atualmente, são utilizados dois métodos principais de varrimento LiDAR para a monitorização da convergência subterrânea:

1. Scanners LiDAR terrestres (TLS)

Os sistemas TLS fornecem dados 3D altamente precisos. Quando combinados com Pontos de Controlo Terrestre, podem construir um modelo 3D preciso de grandes áreas. No entanto, o processo manual de recolha de dados é moroso, demorando muitas vezes dias a percorrer quilómetros de túneis e a preparar os dados, o que limita a sua utilização a pequenas áreas críticas.

2. Scanners móveis SLAM

Estes scanners captam grandes áreas subterrâneas de forma eficiente em poucas horas. No entanto, os sistemas SLAM podem introduzir imprecisões (desvios) no mapa 3D . Algumas minas resolvem este problema digitalizando pequenas áreas ou cortando grandes digitalizações em secções mais pequenas e utilizando software de terceiros e passos manuais para um alinhamento rígido, o que consome muito tempo e limita a adoção generalizada.

Ambos os métodos dependem da "transformação rígida" para alinhar a referência e as novas digitalizações. Este processo envolve mover e rodar a nova digitalização para se ajustar à digitalização de referência, utilizando métodos como o ICP (Iterative Closest Point). No alinhamento rígido, tanto as digitalizações de referência como as novas permanecem inalteradas, apenas com a sua localização e orientação (transformação) ajustadas. Embora esta abordagem funcione bem em condições ideais, em que as digitalizações são altamente precisas e as únicas diferenças são as alterações ambientais, não é adequada para ambientes de grande escala, como quilómetros de túneis. Nesses casos, as imprecisões inerentes e os potenciais desvios nas digitalizações conduzem a desalinhamentos, resultando em erros na deteção de deformações verdadeiras e convergência.

A equipa Emesent assumiu o desafio de desenvolver um novo sistema de monitorização da convergência que combina as vantagens dos sistemasSLAM LiDAR SLAM sem as limitações anteriormente mencionadas. A sua abordagem inovadora aproveita LiDAR e SLAM para um varrimento eficiente de grandes áreas, melhorado com novos algoritmos para alinhar automaticamente varrimentos extensos e fornecer resultados precisos.

No centro do sistema de monitorização da convergência da Emesentestá a sua tecnologia SLAM avançada, que permite o alinhamento não rígido (elástico ou flexível) de grandes varrimentos que podem ter desvios, mantendo a precisão local para a convergência e a deteção de alterações.

UMA ABORDAGEM MAIS EFICAZ DO CONTROLO DA CONVERGÊNCIA

A solução de Deteção de Alterações e Monitorização da Convergência da Emesentcombina a tecnologia SLAM móvel de captura rápida com um fluxo de trabalho de processamento mais rápido, mais fácil e mais repetível. Isto permite que os operadores mineiros façam o scan de escavações numa área maior com maior regularidade e monitorizem as alterações utilizando dados quantitativos precisos.

A solução combina dois produtos principais Emesent :

1. Uma carga útil Hovermap implantada através de um veículo, mochila, drone ou dispositivo portátil para analisar praticamente qualquer área subterrânea de forma eficiente ou mesmo autónoma.

2. Software de secretária Aura para processamento de dados em bruto, alinhamento inteligente de digitalizações, comparação das digitalizações e cálculo da alteração, visualização dos resultados e muitas outras operações úteis. A maior parte destes fluxos de trabalho são automatizados, exigindo um mínimo de intervenções do utilizador.

FORNECER INFORMAÇÕES ACCIONÁVEIS ATRAVÉS DA INOVAÇÃO

O sistema de monitorização de convergência da Emesentrepresenta um avanço na monitorização geotécnica, alavancando as capacidades avançadas da tecnologia Wildcat SLAM para um alinhamento inteligente e não rígido (elástico e flexível) dos scans. Nesta abordagem inovadora, a primeira varredura é usada como referência e permanece inalterada, enquanto a segunda varredura é submetida a modificações elásticas para se alinhar localmente com a varredura de referência por meio de transformação não rígida. Este processo baseia-se na identificação precisa e na correspondência de caraterísticas 3D em ambas as digitalizações, tendo em conta efetivamente os desvios e erros. Este alinhamento local é essencial para detetar com precisão as alterações e monitorizar a convergência em áreas extensas e túneis captados de forma eficiente por um sistema de mapeamento SLAM móvel.

Este método permite o alinhamento preciso de varrimentos extensos, tais como quilómetros de túneis subterrâneos, alcançando um elevado nível de precisão e eliminando a necessidade do tedioso processo de segmentação de dados normalmente utilizado para ajustar o desvio do varrimento. Consequentemente, permite a deteção de deformações e alterações tão pequenas como 5 mm em áreas específicas e até 15 mm em ambientes subterrâneos típicos.

Para mostrar as vantagens deste alinhamento de digitalização inteligente, considere o exemplo representado nas Fig. 1 e Fig. 2.

A varredura 1, mostrada em azul, é a varredura de referência. Antes de efetuar a varredura 2, mostrada a verde, o túnel sofreu uma pequena deformação destacada a vermelho. Durante a captação da varredura 2, ocorreu um desvio no final da varredura devido aos erros acumulados do sistema SLAM ou erros na combinação e georreferenciamento de varreduras estáticas.

Na Fig. 1, um alinhamento rígido da varredura 1 e da varredura 2 mascara a verdadeira deformação do túnel e, em vez disso, estima uma mudança aparente devido ao desvio da varredura.

Em contrapartida, a Fig. 2 demonstra que uma transformação inteligente não rígida tem em conta a deriva e realça claramente a verdadeira deformação do túnel como a diferença entre o exame 1 e o exame 2.

Embora o algoritmo lide de forma inteligente com as deformações locais, é importante notar que, se um túnel inteiro se deslocar globalmente na segunda varredura - uma ocorrência rara - o alinhamento inteligente interpretará isso como um desvio nos dados da varredura SLAM e os deformará para se alinhar com a varredura de referência, não detectando assim o deslocamento global.

Ao combinar este algoritmo de ponta com os fluxos de trabalho automatizados no Aura, a solução da Emesentoferece um fluxo de trabalho simplificado e fácil de utilizar que elimina a necessidade de segmentação de dados ou alinhamento manual. Isto torna-a ideal para digitalizações longas de elevações, túneis e outras áreas subterrâneas extensas. Ao eliminar a dependência de software de terceiros e ao minimizar a entrada de dados do utilizador, o sistema da Emesentoferece um fluxo de trabalho mais rápido e eficiente com resultados repetíveis e quantificáveis sobre onde estão a ocorrer alterações ou dilatações e a velocidade dessas alterações em grandes áreas.

REFORÇAR AS MELHORES PRÁTICAS DO SECTOR

O inovador sistema de monitorização de convergência da Emesentnão só aumenta a segurança e a produtividade das operações mineiras subterrâneas, como também sublinha a liderança da empresa na tecnologia mineira. A combinação da tecnologia Wildcat SLAM e do software Aura representa uma abordagem transformadora à monitorização geotécnica, oferecendo uma precisão e eficiência sem paralelo.

À medida que a indústria mineira continua a evoluir rapidamente, o compromisso contínuo da Emesentpara com a inovação ajudará a impulsionar melhorias na segurança operacional e na produtividade.