工程
挑战:美国爱荷华州某矿区发生地面塌陷,覆盖面积约9公顷。亟需在确保人员安全的前提下,快速评估塌陷造成的破坏范围。
解决方案:采用Artec Jet、Artec Twins及Artec Studio协同作业。
成效:接到紧急求助后48小时内,一架搭载Artec Jet的无人机完成了对整个塌陷区域的自主测绘。生成的点云数据显示,周边矿柱已出现软化现象,并伴有渗水痕迹——这正是诱发初始塌陷的关键不稳定因素之一。
为何选用Artec 3D?当人员无法进入事故现场时,Artec Jet的自主导航功能发挥了决定性作用。本案例中,Jet被部署于无人机平台,能够飞抵人员无法接近的区域,采集高精度数据后安全返航。
Artec Jet在塌陷矿井现场获取的高密度点云数据
在采矿领域,结构坍塌几乎是最为严峻的事故类型。一旦地面发生塌陷,矿工的生命安全将直接受到威胁,矿区往往也不得不暂停运营。
确认所有矿工均已安全撤离之后,真正的抢险工作才刚刚开始。由于井下能见度极低,实时评估现场状况十分困难。通风系统可能已遭到破坏,二次坍塌的风险随时存在,派遣人员进入检查并不可行。
美国某矿区近期遭遇地面塌陷,传统检测手段完全无法实施。矿井极不稳定,落石不断,入口狭窄且现场积水,可用的作业方案极为有限。此外,作为地下矿井,现场没有任何GPS信号。多重不利因素叠加,使得应急方案的制定异常艰难。
矿区管理方随即联系了一家业内领先的工业服务供应商。该供应商向矿区作业团队提供了ArtecJet——一款基于SLAM技术的激光雷达系统。Jet支持手持、背包、车载、防护笼、伸缩杆及机器人等多种搭载方式,但为了充分发挥其自主测绘能力,本次任务最终选择将其安装在无人机上。
这一方案无需人员进入危险区域,仅靠无人机即可抵达难以接近的位置,帮助矿区团队获取所需的精细测绘数据,从而快速组织应急响应。
地下房柱式结构经色彩增强后的点云特写
自主导航:不可或缺的核心能力
搭载Artec Jet的无人机抵达现场后,面临着足以让多数机载方案望而却步的复杂工况。现场完全无GPS信号,超出100米后通信信号还会中断,设备只能依赖内部导航系统。此外,无人机还需穿过间隙仅15–20厘米的狭窄入口。
事实证明,Artec Jet能够从容应对这一挑战。在无全球导航卫星系统辅助的情况下,它利用基于SLAM技术的实时激光雷达系统,在狭窄的交叉通道中自主导航、规避障碍并保持定位。在超出通信范围的20分钟作业过程中,其实时自主决策能力成为任务成功的关键。
接到紧急呼叫后的48小时内,Artec Jet以近每秒200万点的速度完成了对整个9公顷塌陷区域的测绘。生成的3D点云密度极高,清晰呈现了周边矿柱的状态,积水导致失稳的迹象一目了然,未来用于恢复作业的安全通道也得以明确标识。
通过将激光雷达数据与360度全景相机影像相结合,无需任何人员进入危险区域,即可同时获取视觉背景信息与精确空间数据。现场积水深度超过12米,悬落的石块仍在不断坍塌,加之环境极为黑暗,即使由人工操控无人机也难以在矿井中飞行。在此情况下,自主测绘成为唯一可行的解决方案。
无人机飞行过程中实时回传的第一人称视角画面
获取有价值的信息
在团队取得该矿井一年前采集的激光雷达数据后,Artec Jet在应急扫描中的价值进一步凸显。将新旧扫描数据叠加比对,工程师便可精确分析地面随时间推移的退化情况,而这通常是难以通过肉眼持续观察发现的。
分析结果发现,几年前发生的另一次地面塌陷已在矿井矿柱中形成了“沙漏状”侵蚀。数据还表明,附近一处农田的水源长期以来持续渗入塌陷区域,这股集中的水流导致周边石灰岩逐渐软化,最终引发了地表塌陷。
Artec Jet的这种“隐藏价值”将此次作业从被动记录转变为主动的事故溯源分析。通过掌握导致塌陷的具体因素(如积水渗入与矿柱渐进式变形),矿区运营方得以基于数据做出安全决策,并尽快恢复生产。
如果没有这一自主测绘方案,恐怕很难在第一时间获取矿井内部的数据。通过无人机搭载Artec Jet,结合智能航点自主测绘,实现在塌陷矿井中智能避障,这是现场实现快速、精准、零风险勘测的唯一途径。
使用Artec Jet高速采集的现场点云可视化图
借助Artec Jet实现主动测绘
事故发生后,矿区运营方认识到Artec Jet不仅是一款应急工具,更是加固安全基础设施的关键环节。矿区引入了Jet,并制定了严格的扫描计划:初期每周一次,随后改为每月一次,用以监测地面稳定性状况。这种主动监测方式有助于重新建立基准状态,及时发现失稳的前兆。
归根结底,预防优于补救。Artec Jet虽然擅长危机时刻的快速响应,但其更大的价值体现在日常作业中采集的数据。自主3D测绘不仅能够记录事故,更有助于预防事故——这种方法正在重新定义风险管理方式,并将岩土分析拓展至全新领域。
Artec Jet的扫描范围达300米,支持七种不同部署模式(手持、背包、无人机、车载、笼架、伸缩杆、机器人集成),可采集大范围区域数据,精度最高可达5毫米。无论是在采矿、公共安全还是建筑行业,Jet都能提供细节丰富的数据,是复杂环境检测的得力工具。
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