RU2840365C1 - System for cargo delivery to blasting works site by mining subject (versions) - Google Patents
System for cargo delivery to blasting works site by mining subject (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840365C1 RU2840365C1 RU2024126321A RU2024126321A RU2840365C1 RU 2840365 C1 RU2840365 C1 RU 2840365C1 RU 2024126321 A RU2024126321 A RU 2024126321A RU 2024126321 A RU2024126321 A RU 2024126321A RU 2840365 C1 RU2840365 C1 RU 2840365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- site
- landing
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области логистики, а именно к системам доставки грузов, относящихся к средствам проведения взрывных работ в горно-добывающей области, от места складского хранения зарядов взрывчатых веществ (ВВ) и их компонентов и необходимых для проведения взрывных работ элементов до полевого участка, на котором проводится бурение скважин и закладка зарядов ВВ.The invention relates to the field of logistics, namely to systems for delivering cargo related to means for carrying out blasting operations in the mining industry, from a warehouse storage location for explosive charges (HE) and their components and elements necessary for carrying out blasting operations to a field site where wells are drilled and HE charges are placed.
В настоящее время дроны как малогабаритные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) находят широкое применение в качестве воздушного средства доставки грузов на небольшие (до 10 км) расстояния с высокой точностью приземления (есть данные, до 10 м) в точку, координаты которой заложены в полетном задании и сопоставляются с текущими данными системой GPS (спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84). Применение дронов позволяет существенно сократить время на поставку груза, особенно, если это касается труднодоступных мест.Currently, drones as small unmanned aerial vehicles (UAVs) are widely used as an airborne means of delivering cargo over short (up to 10 km) distances with high landing accuracy (there is data, up to 10 m) to a point, the coordinates of which are included in the flight task and are compared with the current data of the GPS system (a satellite navigation system that measures distance, time and determines the location in the world coordinate system WGS 84). The use of drones can significantly reduce the time for cargo delivery, especially if it concerns hard-to-reach places.
Например, известен способ оперативного войскового ремонта сложных технических систем (СТС) (RU 2716516) на месте дислокации с применением квадрокоптера, основанный на применении мобильного ремонтно-диагностического комплекса (МРДК) (ремонтная мастерская), при этом в состав МРДК дополнительно вводится квадрокоптер, оборудованный системой крепления технологической тары для сменных элементов/запчастей, и пульт управления квадрокоптером, а при отсутствии в составе ЗИП исправного элемента на замену не ремонтопригодного элемента, этот не ремонтопригодный элемент загружают в тару и закрепляют на квадрокоптере, а квадрокоптер, управляемый оператором МРДК с помощью пульта управления, транспортирует не ремонтопригодный элемент в ближайший стационарный ремонтный центр или в ближайший склад, где производится замена этого элемента в таре на два исправных ремонтопригодных элемента такого же типа, квадрокоптер возвращается к месту дислокации СТС.For example, a method is known for prompt military repair of complex technical systems (CTS) (RU 2716516) at the deployment site using a quadcopter, based on the use of a mobile repair and diagnostic complex (MRDC) (repair workshop), wherein the MRDC additionally includes a quadcopter equipped with a system for fastening technological containers for replaceable elements/spare parts, and a quadcopter control panel, and if the spare parts kit does not contain a serviceable element to replace the non-repairable element, this non-repairable element is loaded into the container and secured to the quadcopter, and the quadcopter, controlled by the MRDC operator using the control panel, transports the non-repairable element to the nearest stationary repair center or to the nearest warehouse, where this element in the container is replaced with two serviceable repairable elements of the same type, the quadcopter returns to the deployment site of the CTS.
Известен способ доставки грузов (RU 2730818), в котором груз от пользователя передают БПЛА, получают от пользователя информацию о получателе груза и передают эту информацию автоматической системе управления доставкой либо человеку, управляющему беспилотным летательным аппаратом, затем определяют местоположение, в котором находится хранилище грузов, связанное с получателем груза, либо местоположение хранилища грузов, выбранного пользователем или получателем груза, далее с помощью системы навигации планируют маршрут БПЛА, после чего перемещают БПЛА с грузом в местоположение, в котором находится хранилище, связанное с получателем груза, или БПЛА в местоположение, в котором находится хранилище грузов, выбранное пользователем или получателем груза, далее груз с помощью БПЛА передают хранилищу грузов, а затем выдают груз получателю груза с помощью хранилища грузов.A method for delivering cargo is known (RU 2730818), in which cargo is transferred from a user to a UAV, information about the recipient of the cargo is received from the user and this information is transferred to an automatic delivery control system or to a person operating the unmanned aerial vehicle, then the location of the cargo storage facility associated with the recipient of the cargo is determined, or the location of the cargo storage facility selected by the user or recipient of the cargo is determined, then the UAV route is planned using the navigation system, after which the UAV with the cargo is moved to the location where the storage facility associated with the recipient of the cargo is located, or the UAV to the location where the cargo storage facility selected by the user or recipient of the cargo is located, then the cargo is transferred to the cargo storage facility using the UAV, and then the cargo is issued to the recipient of the cargo using the cargo storage facility.
Известна система доставки контейнера с помощью дрона (RU 2734927), включающая центр отправки контейнера, дрон, снабженный модулем навигации, модулем пеленгации, датчиком точной посадки и устройством крепления контейнера, смартфон с установленным на нем приложением, мобильный радиомаяк кругового излучения со встроенной системой беспроводной связи для взаимодействия со смартфоном и дроном, а дрон выполнен с возможностью ориентации по спутниковой системе с помощью модуля навигации и с возможностью обнаружения радиомаяка и посадки на него с помощью модуля пеленгации.A system for delivering a container using a drone is known (RU 2734927), including a container dispatch center, a drone equipped with a navigation module, a direction finding module, a precision landing sensor and a container fastening device, a smartphone with an application installed on it, a mobile circular radiation radio beacon with a built-in wireless communication system for interaction with the smartphone and the drone, and the drone is designed with the ability to orient itself according to a satellite system using the navigation module and with the ability to detect the radio beacon and land on it using the direction finding module.
Так же известна система доставки контейнера с помощью дрона (RU 2646689, В64С39/02, G06Q10/08, опубл. 06.03.2018 г.), которая включает в себя дрон, пункт выдачи, центр управления и распределительный центр, при этом пункт выдачи выполнен в виде автоматизированной почтовой станции с возможностью приема контейнера от дрона и выдачей контейнера пользователю и расположен на расстоянии от распределительного центра или другого пункта выдачи, соответствующем пути полета дрона без подзарядки, и снабжен датчиками точной посадки дрона, а также оснащен устройством для приема и отправки дронов, снабженным модулем крепления/открепления контейнеров от дронов, распределительный центр содержит устройство для отправки дронов с модулем крепления контейнеров, дрон выполнен с возможностью ориентации по спутниковой системе навигации, распределительный центр выполнен с возможностью получения контейнера и снабжения дрона другим контейнером и содержит круговую ленту транспортера с размеченными точками посадки дрона, центр управления выполнен с возможностью задания и оптимизации полетов маршрута для дрона и контроля местоположения дрона.Also known is a system for delivering a container using a drone (RU 2646689, B64C39/02, G06Q10/08, published on 06.03.2018), which includes a drone, a pick-up point, a control center and a distribution center, wherein the pick-up point is designed as an automated postal station with the ability to receive a container from the drone and issue the container to the user and is located at a distance from the distribution center or another pick-up point corresponding to the drone's flight path without recharging, and is equipped with sensors for precise drone landing, and is also equipped with a device for receiving and sending drones, equipped with a module for attaching/detaching containers from drones, the distribution center contains a device for sending drones with a module for attaching containers, the drone is designed with the ability to be oriented using a satellite navigation system, the distribution center is designed with the ability to receive a container and supply the drone with another container and contains a circular conveyor belt with marked drone landing points, the control center is designed with the ability to set and Optimization of drone flight routes and drone location control.
Это решение принято в качестве прототипа.This decision was adopted as a prototype.
В принципе известное решение представляет типовую схему по использованию дрона в качестве воздушного средства перевозки контейнера до распределительного центра или от распределительного центра в точку приема контейнера. Особенностью данной типовой схемы является то, что отправка дронов и их посадка проводится на специализированных площадках с этих площадок, стационарно размещенных в зоне полетов дронов. Применение дронов со специализированными площадками подразумевает, что процесс воздушной доставки осуществляется в зоне стационарных помещений и здания, к которой относятся города, поселки, поселения и т.д. Это объясняется тем, что дальность полета малогабаритного гражданского назначения дрона примерно равна 8-12 км при времени в непрерывном полете 30-40 мин (зависит от мощности аккумуляторной батареи). При доставке груза дальность и время существенно уменьшаются. Если учесть, что дрон должен вернуться на базу (после доставки контейнера), то можно все поделить на два.In principle, the known solution is a typical scheme for using a drone as an air vehicle for transporting a container to a distribution center or from a distribution center to a container collection point. The peculiarity of this typical scheme is that the drones are sent and landed on specialized sites from these sites, permanently located in the drone flight zone. The use of drones with specialized sites implies that the air delivery process is carried out in the zone of stationary premises and buildings, which include cities, towns, settlements, etc. This is explained by the fact that the flight range of a small-sized civilian drone is approximately 8-12 km with a continuous flight time of 30-40 minutes (depending on the battery capacity). When delivering cargo, the range and time are significantly reduced. If we take into account that the drone must return to the base (after delivering the container), then everything can be divided into two.
Но в условиях городов и поседений городская инфраструктура работает как блокиратор связи со спутниковой системой навигации.But in urban and rural areas, urban infrastructure acts as a blocker of communication with the satellite navigation system.
Основу навигационных систем БПЛА составляют приемники глобальных систем спутниковой навигации (ГССН), совмещенные с блоком инерциальных датчиков пространственной ориентации. Такая система обеспечивает достаточно точное определение местоположения БПЛА и параметров его движения при наличие хорошего сигнала ГССН. При комплексировании со спутниковой навигацией возможно применение низкоточных недорогих инерциальных систем, оснащенных микромеханическими датчиками движения. Но недорогие инерциальные системы не в состоянии осуществлять автономное счисление пройденного пути ввиду высоких скоростей дрейфа гироскопических датчиков. Лучшие образцы способны поддерживать точность навигации до десяти минут максимум на уровне 100-150 м.The basis of UAV navigation systems are receivers of global satellite navigation systems (GSNS), combined with a block of inertial sensors of spatial orientation. Such a system provides a fairly accurate determination of the UAV location and its motion parameters in the presence of a good GSNS signal. When integrated with satellite navigation, it is possible to use low-precision inexpensive inertial systems equipped with micromechanical motion sensors. But inexpensive inertial systems are not capable of autonomously calculating the distance traveled due to the high drift speeds of gyroscopic sensors. The best models are capable of maintaining navigation accuracy of up to ten minutes at a maximum level of 100-150 m.
Присутствие ГССН сигнала в настоящее время является необходимым условием для автономного беспилотного полета. В случае же использования на БПЛА инерциальной системы сверхнизкой точности, отсутствие корректирующих сигналов от ГССН приводит к полному развалу инерциальной системы и дрон разбивается. Поэтому подавление ГССН рассматривается как серьезный недостаток, с БЛА. Применение высокоточных инерциальных навигационных систем (ИНС) не решает проблему по следующим причинам: такие системы дороги; а масса инерциальной системы «средней точности» на лазерных или волоконно-оптических гироскопах составляет от 8 кг, что делает проблематичным их использование на БПЛА малой и даже средней дальностей. Ко всему прочему, принципиальным ограничением ИНС является рост ошибки определения координат с течением времени автономной работы. Точность автономного счисления координат для современных ИНС составляет порядка 1 морской мили за час полета (для систем высокой точности), что не позволяет обеспечить высокоточное определение координат целей.The presence of a GSSN signal is currently a prerequisite for an autonomous unmanned flight. In the case of using an ultra-low-precision inertial system on a UAV, the absence of correction signals from the GSSN leads to a complete collapse of the inertial system and the drone crashes. Therefore, the suppression of the GSSN is considered a serious drawback, with UAVs. The use of high-precision inertial navigation systems (INS) does not solve the problem for the following reasons: such systems are expensive; and the mass of an inertial system of "medium accuracy" on laser or fiber-optic gyroscopes is from 8 kg, which makes their use problematic on UAVs of short and even medium range. In addition, the fundamental limitation of the INS is the growth of the error in determining the coordinates over the time of autonomous operation. The accuracy of autonomous dead reckoning of coordinates for modern INS is about 1 nautical mile per hour of flight (for high-precision systems), which does not allow for high-precision determination of target coordinates.
Практика применения дронов в структурированной инфраструктуре (город, поселок и т.д.) показала большое число отказов БПЛА как в доставке, так и в точности приземления из-за того, что траектория полета, как правило, имеет сложную конфигурацию (особенно в среде высотных зданий, вышек и т.д.), влияния электромагнитных излучений от ЛЭП и радиосистем, пропадания сигнала связи со спутником (мертвые зоны). В такой структурированной среде это приводит к падениям дронов, потере пространственной ориентации и порче груза.The practice of using drones in a structured infrastructure (city, village, etc.) has shown a large number of UAV failures both in delivery and in landing accuracy due to the fact that the flight path, as a rule, has a complex configuration (especially in the environment of high-rise buildings, towers, etc.), the influence of electromagnetic radiation from power lines and radio systems, loss of communication signal with the satellite (dead zones). In such a structured environment, this leads to drone falls, loss of spatial orientation and damage to the cargo.
В неструктурированной инфраструктуре (в районах, где отсутствуют ЛЭП, поселения и источники высоких электромагнитных излучений) простые дроны не так часто подвержены потерям и вполне успешно выполняют функцию доставки грузов. Исключением является недостаточная точность приземления относительно точки приема груза. Но их применение, действительно, позволяет сократить время и материальные затраты на доставку грузов в сложнодосигаемые места, в том числе в период распутицы.In unstructured infrastructure (in areas where there are no power lines, settlements and sources of high electromagnetic radiation), simple drones are not so often subject to losses and quite successfully perform the function of cargo delivery. The exception is insufficient landing accuracy relative to the cargo acceptance point. But their use really allows to reduce the time and material costs of cargo delivery to hard-to-reach places, including during the period of mud.
В области горного дела, в частности, области разработок с применением взрывов, оборот взрывчатых веществ, зарядов и принадлежностей к ним строго регламентируется государством и нормативными документами, которые устанавливают определенный порядок получения этих компонентов, применение этих компонентов и возврат неиспользованных компонентов. Как отдельная система, это регулирование не представляет сложностей в ее применении, но требует непосредственного участия всех сторон: хранителя этих компонентов на специализированном складе и получателя необходимого количества компонентов в соответствии с объемом и типом предстоящих взрывных работ.In the mining industry, particularly in the area of blasting operations, the circulation of explosives, charges and accessories is strictly regulated by the state and by regulatory documents that establish a specific procedure for obtaining these components, using these components and returning unused components. As a separate system, this regulation is not difficult to apply, but requires the direct participation of all parties: the custodian of these components in a specialized warehouse and the recipient of the required number of components in accordance with the volume and type of upcoming blasting operations.
Осложнения возникают тогда, когда предполагаемый объем взрывных работ, проводимых в полевых условиях, не соответствует реальной потребности ВВ и их компонентов. В этом случае заряжание скважин и шпуров приостанавливается, а грузовой транспорт с ответственным лицом на борту направляется в хранилище, которое может находиться на большом удалении от зоны заряжания скважин и шпуров. Проведение работ по заряжанию шпуров проводится в ясных и не дождливых условиях, так как некоторые ВВ относятся, например, к гидрофобным составам. В результате приостановления работ по подготовке взрывов увеличивается время проведения этих работ и нарушается непрерывность цикла/технологического процесса.Complications arise when the expected volume of blasting operations carried out in the field does not correspond to the actual need for explosives and their components. In this case, the loading of boreholes and blastholes is suspended, and the cargo transport with the responsible person on board is sent to the storage facility, which may be located at a great distance from the borehole and blasthole loading area. The work on loading the blastholes is carried out in clear and rain-free conditions, since some explosives are, for example, hydrophobic compositions. As a result of the suspension of blast preparation work, the time of these works increases and the continuity of the cycle/technological process is disrupted.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по сокращению времени простоя при проведении подготовительных работ по заряжанию скважин и шпуров за счет оперативной и быстрой доставке воздушным путем недостающих компонентов ВВ и зарядов при обеспечении условия гарантированного получения адресатом контейнера с этими элементами в полевых условиях на площадках, координаты которых могут изменяться.The present invention is aimed at solving the technical problem of reducing downtime during preparatory work on loading boreholes and boreholes by means of prompt and rapid delivery by air of missing components of explosives and charges while ensuring the condition of guaranteed receipt by the addressee of a container with these elements in field conditions at sites whose coordinates may change.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в сокращении времени гарантированной доставки воздушным путем неподлежащего вскрытию третьим лицом контейнера с компонентами взрывных зарядов на площадки с изменяемыми в пространстве координатами расположения на месте проведения подготовительных работ по закладке ВВ в шпуры и скважины.The present invention is aimed at achieving a technical result consisting in reducing the time of guaranteed delivery by air of a container with explosive charge components that cannot be opened by a third party to sites with spatially variable location coordinates at the site of preparatory work for placing explosives in boreholes and boreholes.
Указанный технический результат достигается тем, что система доставки груза на место проведения горнодобывающим субъектом взрывных работ содержит помещение для хранения компонентов и узлов взрывных зарядов, размещенную рядом с помещением по крайней мере одну базовую посадочно-взлетную площадку, в отношении которой известны координаты ее местоположения, расположенную удаленно от базовой площадки дополнительную посадочно-взлетную площадку, которая размещена на месте проведения взрывных работ и в отношении которой известны координаты ее местоположения, по крайней мере один беспилотный летательный аппарат с пропеллерами, оснащенный GPS системой и процессорным блоком, выполненным с функцией запоминания координат местоположения обеих площадок и с функцией перемещения в режиме автопилотирования по полетному заданию от одной площадки до другой по данным GPS системы, беспилотный летательный аппарат оснащен контейнером в антивандальном исполнении для перевозки компонентов и узлов взрывных зарядов и с кодовым замком с открытием/закрытием от одинаковых по конструктивному исполнению двух металлических ключей, один из которых находится на хранении в помещении, а другой - на месте проведения взрывных работ, при этом процессорный блок выполнен с возможностью выдачи сигналов для зависания над площадкой, координаты которой совпадают с введенными в память координатами базовой или дополнительной площадок, и посадки на эту площадку с выключением пропеллерных двигателей, а на каждой площадке размещен пульт дистанционного включения беспилотного летательного аппарата, имеющий функцию выдачи выбранного полетного задания этому аппарату.The specified technical result is achieved in that the system for delivering cargo to the site where a mining entity is carrying out blasting operations comprises a room for storing components and assemblies of explosive charges, at least one basic landing and takeoff pad located next to the room, with respect to which the coordinates of its location are known, an additional landing and takeoff pad located remotely from the basic pad, which is located at the site where blasting operations are carried out and with respect to which the coordinates of its location are known, at least one unmanned aerial vehicle with propellers equipped with a GPS system and a processor unit designed with the function of storing the coordinates of the location of both pads and with the function of moving in autopilot mode according to a flight mission from one pad to another according to GPS system data, the unmanned aerial vehicle is equipped with a vandal-proof container for transporting components and assemblies of explosive charges and with a combination lock with opening/closing from two metal keys of identical design, one of which is stored indoors and the other is at the site where blasting operations are carried out, wherein the processor unit is designed with the ability to issue signals for hovering over a platform, the coordinates of which coincide with the coordinates of the base or additional platforms entered into memory, and landing on this platform with the propeller engines turned off, and on each platform there is a remote control for turning on the unmanned aerial vehicle, having the function of issuing a selected flight task to this device.
Для этого варианта процессорный блок беспилотного летательного аппарата выполнен с функцией включения аварийной сигнализации при посадке или падении с работающими пропеллерными двигателями в точке с координатами, отличными от координат базовой или дополнительной площадок. А на площадке может быть размещен радиомаячок для коррекции точки посадки беспилотного летательного аппарата, оснащенного мобильной системой пеленгации.For this variant, the processor unit of the unmanned aerial vehicle is designed with the function of activating the emergency alarm during landing or falling with the propeller engines running at a point with coordinates different from the coordinates of the base or additional sites. And a radio beacon can be placed on the site to correct the landing point of the unmanned aerial vehicle equipped with a mobile direction finding system.
Указанный технический результат так же достигается тем, что система доставки груза на место проведения горнодобывающим субъектом взрывных работ содержит помещение для хранения компонентов и узлов взрывных зарядов, размещенную рядом с помещением по крайней мере одну базовую посадочно-взлетную площадку, в отношении которой известны координаты ее местоположения, расположенную удаленно от базовой площадки дополнительную посадочно-взлетную площадку, которая размещена на месте проведения взрывных работ и в отношении которой известны координаты ее местоположения, по крайней мере один беспилотный летательный аппарат с пропеллерами, оснащенный GPS системой и процессорным блоком, выполненным с функцией запоминания координат местоположения обеих площадок и с функцией перемещения в режиме автопилотирования по полетному заданию от одной площадки до другой по данным GPS системы и радиомаячка, используемого в мобильном варианте применения на месте проведения взрывных работ, беспилотный летательный аппарат оснащен мобильной системой педенгации и контейнером в антивандальном исполнении для перевозки компонентов и узлов взрывных зарядов и с кодовым замком с открытием/закрытием от одинаковых по конструктивному исполнению двух металлических ключей, один из которых находится на хранении в помещении, а другой - на месте проведения взрывных работ, при этом процессорный блок выполнен с возможностью зависания над площадкой, координаты которой совпадают с введенными в память координатами базовой или дополнительной площадок, включения мобильной системы пеленгации и посадки на эту площадку с выключением пропеллерных двигателей при отсутствии сигнала от радиомаячка, или процессорный блок выполнен с возможностью зависания над площадкой, координаты которой совпадают с введенными в память координатами базовой или дополнительной площадок, включения мобильной системы пеленгации, выявления сигнала радиомаячка и полета в сторону этого радиомаячка с посадкой на землю в точке максимального радиосигнала с выключением пропеллерных двигателей.The specified technical result is also achieved in that the cargo delivery system to the site of blasting operations by a mining entity comprises a room for storing components and assemblies of explosive charges, at least one basic landing and takeoff pad located next to the room, with respect to which the coordinates of its location are known, an additional landing and takeoff pad located remotely from the basic pad, which is located at the site of blasting operations and with respect to which the coordinates of its location are known, at least one unmanned aerial vehicle with propellers equipped with a GPS system and a processor unit designed with the function of storing the coordinates of the location of both pads and with the function of moving in autopilot mode according to a flight mission from one pad to another based on data from the GPS system and a radio beacon used in a mobile version of application at the site of blasting operations, the unmanned aerial vehicle is equipped with a mobile pedestal system and a vandal-proof container for transporting components and assemblies of explosive charges and with a combination lock with opening/closing from identical in design execution of two metal keys, one of which is stored indoors and the other at the site of blasting operations, wherein the processor unit is designed with the ability to hover over a site whose coordinates coincide with the coordinates of the base or additional sites entered into memory, to turn on the mobile direction finding system and to land on this site with the propeller engines turned off in the absence of a signal from the radio beacon, or the processor unit is designed with the ability to hover over a site whose coordinates coincide with the coordinates of the base or additional sites entered into memory, to turn on the mobile direction finding system, to detect the signal of the radio beacon and to fly towards this radio beacon with landing on the ground at the point of maximum radio signal with the propeller engines turned off.
При этом для второго варианта на каждой площадке размещен пульт дистанционного включения беспилотного летательного аппарата, имеющий функцию выдачи выбранного полетного задания этому аппарату. В этом варианте процессорный блок беспилотного летательного аппарата выполнен с функцией включения аварийной сигнализации при посадке или падении с работающими пропеллерными двигателями в точке с координатами, отличными от координат базовой или дополнительной площадок, и при отсутствии сигнала радиомаячка.In this case, for the second variant, a remote control for switching on the unmanned aerial vehicle is placed on each platform, which has the function of issuing the selected flight task to this vehicle. In this variant, the processor unit of the unmanned aerial vehicle is designed with the function of switching on the emergency alarm during landing or falling with the propeller engines running at a point with coordinates different from the coordinates of the base or additional platforms, and in the absence of a radio beacon signal.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.The specified features are essential and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the required technical result.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is explained by a specific example of implementation, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result.
На фиг. 1 общая схема системы доставки груза на место проведения горнодобывающим субъектом взрывных работ.Fig. 1 shows a general diagram of the system for delivering cargo to the site where a mining entity is carrying out blasting operations.
Согласно настоящему изобретению, рассматривается новая конструкция системы доставки груза на место проведения горнодобывающим субъектом взрывных работ, особенностью которой является использование по крайней мере одного дрона 1 (беспилотный летательный аппарат - БПЛА типа коптера, обладающего возможность вертикального взлета и посадки: трикоптер, квадрокоптер, гексакоптер, октокоптер или мультикоптер, имеющего электродвигатели с пропеллерами в качестве устройств создания подъемной силы).According to the present invention, a new design of a system for delivering cargo to a site where a mining entity is carrying out blasting operations is considered, the feature of which is the use of at least one drone 1 (an unmanned aerial vehicle - a copter-type UAV with the ability to take off and land vertically: a tricopter, quadcopter, hexacopter, octocopter or multicopter, having electric motors with propellers as devices for creating lifting force).
Система содержит стационарно установленное помещение 2 для хранения компонентов и узлов взрывных зарядов, которое относится к категории склада или хранилища. Это может быть централизованное хранилище для обслуживания нескольких горных разработок в общем регионе или временное хранилище/склад, которое образовано удаленно от места проведения горнодобывающих работ и обслуживает конкретную полевую площадку. Рядом с помещением 2 организована по крайней мере одна базовая посадочно-взлетная площадка 3, в отношении которой известны координаты ее местоположения. Эта площадка используется в качестве отправной точки при отправке дрона 1 в сторону потребителя и в качестве приемной точки при возвращении дрона на базу. Конструктив базовой площадки в рамках данной заявки не рассматривается, но, как вариант, может быть выполнена на земле, на плиточной площадки или выполнена в виде специализированной посадочно-взлетной платформы, которая, как пример, описана в RU 2646689.The system comprises a permanently installed room 2 for storing components and units of explosive charges, which is classified as a warehouse or storage facility. This may be a centralized storage facility for servicing several mining operations in a common region or a temporary storage facility/warehouse, which is formed remotely from the mining operations site and services a specific field site. Near the room 2, at least one basic landing and takeoff site 3 is organized, with respect to which the coordinates of its location are known. This site is used as a starting point when sending the drone 1 towards the consumer and as a receiving point when the drone returns to the base. The design of the basic site is not considered within the framework of this application, but, as an option, it can be made on the ground, on a tiled site, or made in the form of a specialized landing and takeoff platform, which, as an example, is described in RU 2646689.
Удаленно от базовой площадки расположена дополнительная посадочно-взлетная площадка 4, которая размещена на месте 5 проведения взрывных работ и в отношении которой так же известны координаты ее местоположения. Эта площадка выполнена на грунте. При этом координаты этой площадки могут меняться по причине того, что место проведения подготовительных к взрыву работ может смещаться и удаляться от точки начала этих работ.An additional landing and takeoff pad 4 is located remotely from the base site, which is located at the site 5 of the blasting operations and for which the coordinates of its location are also known. This pad is made on the ground. At the same time, the coordinates of this pad may change due to the fact that the place of the preparatory work for the blast may shift and move away from the starting point of these works.
БПЛА оснащен контейнером 6 в антивандальном исполнении для перевозки компонентов и узлов взрывных зарядов, имеющий кодовый замок 7 с открытием/закрытием от одинаковых по конструктивному исполнению двух металлических ключей 8, один из которых находится на хранении в помещении 2, а другой - на месте 5 проведения взрывных работ. Контейнер может быть выполнен в съемном варианте или в несъемном варианте, когда контейнер жестко прикреплен к корпусу БПЛА или является частью корпуса БПЛА. Вариант несъемного контейнера с учетом поставленной задачи является предпочтительным, так как БПЛА относится к типу возвращаемых аппаратов и в связи с тем, что к контейнеру привязаны два кодовых ключа и контейнер БПЛА может работать в качестве передаточного ящика. При съемном варианте контейнер может быть извлечен из БПЛА и помещен на хранение во временном складе.The UAV is equipped with a vandal-proof container 6 for transporting components and units of explosive charges, which has a combination lock 7 with opening/closing from two metal keys 8 of the same design, one of which is stored in room 2, and the other is at the site 5 of the blasting operations. The container can be made in a removable version or in a non-removable version, when the container is rigidly attached to the UAV body or is part of the UAV body. The non-removable container version is preferable, taking into account the task at hand, since the UAV is a type of returning apparatus and due to the fact that two combination keys are attached to the container and the UAV container can operate as a transfer box. In the removable version, the container can be removed from the UAV and placed for storage in a temporary warehouse.
На каждой площадке размещен пульт 9 дистанционного включения БПЛА, имеющий функцию выдачи выбранного полетного задания этому аппарату. В качестве полетного задания используется схема маршрута от А до Б или от Б до А, где А и Б - это посадочно-взлетные площадки 3 и 4, соответственно. Маршрут может быть выполнен прямолинейным или иметь другую конфигурацию, которая определяется рельефом местности в зоне работы БПЛА.Each platform has a remote control 9 for turning on the UAV, which has the function of issuing a selected flight task to this device. The flight task is a route scheme from A to B or from B to A, where A and B are landing and takeoff sites 3 and 4, respectively. The route can be made straight or have a different configuration, which is determined by the terrain in the UAV operating area.
Процессорный блок БПЛА выполнен с функцией включения аварийной сигнализации (световой или звуковой или световой и звуковой) при посадке или падении с работающими пропеллерными двигателями в точке с координатами, отличными от координат базовой или дополнительной площадок. Данное условие является важным, так как доступ ключом к контейнеру возможен только при условии посадки аппарата на площадку и выключении процессорным блоком пропеллерных электродвигателей. Эти два условия снимают блокировку с контейнера и дают возможность его открыть, если конфигурация ключ соответствует коду приемной части замка. При падении, вызванным резким порывом ветра или отказом одного или двух электродвигателей, блокировка замка не снимается, а процессор включает аварийную сигнализацию. При этом несанкционированный доступ к контейнеру невозможен. При обнаружении упавшего дрона, контейнер или сам дрон с контейнером отправляют в помещение 2 для вскрытия контейнера по служебному алгоритму. БПЛА оснащен GPS системой, связанной так же с процессорным блоком, выполненным с функцией запоминания координат местоположения обеих площадок и управления перемещением аппарата в режиме автопилотирования по полетному заданию от одной площадки до другой по данным GPS системы. GPS система - система глобального позиционирования, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет почти при любой погоде определять местоположение в любом месте при условии, что существует беспрепятственная прямая видимость как минимум с четырьмя спутниками 10. Основной принцип использования системы - определение местоположения путем измерения моментов времени приема синхронизированного сигнала от навигационных спутников антенной потребителя. Данная навигационная система используется в БПЛА для нахождения точки с заданными координатами и приземления в этой точке, которая в рамках заявки названа как базовая или дополнительная площадки. При выходе на торчку процессорный блок выполнен с возможностью выдачи сигнала для зависания над площадкой, координаты которой совпадают с введенными в память координатами базовой или дополнительной площадок, и посадки на эту площадку с последующим выключением пропеллерных двигателей. После посадки и выгрузки контейнера оператор, работающий на дополнительной площадке 4 включает дрон и пультом переустанавливает полетное задание, задавая точку Б, как исходную, а точку А, как конечную. В принципе, теоретически, применение только GPS системы достаточно для решения задачи перемещения контейнера из точки А в точку Б или наоборот. Такие системы вполне с достаточной точностью приземления позволяют аппаратно-насыщенным БПЛА решать задачи по перемещению по траектории и приземлении в зоне площадок. Но такие БПЛА относятся к сложным дорогостоящим аппаратам, имеющим большой вес. А на практике, чаще встречаются упрощенные БПЛА, которые не могут себе позволить по весовым характеристикам иметь на борту систему позиционирования весом, например от 8 кг.The UAV processor unit is designed with the function of turning on the emergency alarm (light or sound, or light and sound) when landing or falling with the propeller motors running at a point with coordinates different from the coordinates of the base or additional sites. This condition is important, since key access to the container is only possible if the device lands on the site and the processor unit turns off the propeller electric motors. These two conditions remove the lock from the container and make it possible to open it if the key configuration matches the code of the receiving part of the lock. In the event of a fall caused by a sharp gust of wind or failure of one or two electric motors, the lock is not removed, and the processor turns on the emergency alarm. Unauthorized access to the container is impossible. When a fallen drone is detected, the container or the drone itself with the container are sent to room 2 to open the container according to the service algorithm. The UAV is equipped with a GPS system, also connected to a processor unit, implemented with the function of storing the coordinates of the location of both sites and controlling the movement of the apparatus in the autopilot mode according to the flight task from one site to another according to the GPS system data. The GPS system is a global positioning system that ensures the measurement of distance, time and determines the location in the world coordinate system WGS 84. It allows determining the location in any place in almost any weather, provided that there is an unobstructed direct line of sight with at least four satellites 10. The main principle of using the system is to determine the location by measuring the moments of time of reception of a synchronized signal from navigation satellites by the consumer antenna. This navigation system is used in the UAV to find a point with specified coordinates and land at this point, which is called the base or additional site within the application. When reaching an uphill point, the processor unit is implemented with the ability to issue a signal for hovering over the site, the coordinates of which coincide with the coordinates of the base or additional sites entered into the memory, and landing on this site with subsequent shutdown of the propeller engines. After landing and unloading the container, the operator working on the additional platform 4 turns on the drone and resets the flight mission using the remote control, setting point B as the starting point and point A as the final point. In principle, theoretically, using only a GPS system is sufficient to solve the problem of moving a container from point A to point B or vice versa. Such systems allow hardware-rich UAVs to solve problems of moving along a trajectory and landing in the area of the platforms with sufficient landing accuracy. But such UAVs are complex, expensive devices that are heavy. And in practice, simplified UAVs are more common, which cannot afford to have a positioning system on board weighing, for example, 8 kg.
Особенностью заявленного изобретения является то, что БПЛА совершает полеты в режиме автопилотирования без участия оператора по коррекции курса. В качестве полетного задания устанавливают курсовое направление в приближенной форме и запоминание точек взлета и приземления. А при таком автопилотировании GPS система накапливает ошибки, которые приводят к несовпадению координаты площадки с реальным местом нахождения БПЛА по отношению к этой площадке с разбросом до 150 м.The peculiarity of the claimed invention is that the UAV flies in autopilot mode without the operator's participation in course correction. The course direction in approximate form and the memorization of takeoff and landing points are set as a flight task. And with such autopilot, the GPS system accumulates errors that lead to a discrepancy between the coordinates of the site and the actual location of the UAV in relation to this site with a spread of up to 150 m.
Система полета любого дрона действует благодаря устройству, которое именуется как радар позиционирования и возвращения домой. Большинство современных беспилотников наделяются двумя системами GPS и ГЛОНАСС. Приемник ГЛОНАСС может использовать сигналы от нескольких группировок спутников 10, что повышает точность и надежность по сравнению с использованием одной системы, такой как GPS. Имея доступ к большему количеству спутников, ГЛОНАСС может обеспечить более высокую точность и надежность позиционирования в различных условиях. В этом случае процессорный блок корректирует показания одной системы по отношению к другой и по скорости полета, коррелируя данные и приводя их к обобщенной координате, это позволяет уменьшить ошибки и сузить разброс по посадке. Для сужения разброса предлагается на дополнительной площадке устанавливать радиомаячок 11 для коррекции точки посадки БПЛА, оснащенного мобильной системой пеленгации. При подлете к площадке (даже с отклонением от курса из-за ошибок) и до посадки процессорный блок отправляет управляющий сигнал на включение системы пеленгации.The flight system of any drone operates thanks to a device called a positioning and return-to-home radar. Most modern drones are equipped with two systems: GPS and GLONASS. The GLONASS receiver can use signals from several satellite constellations 10, which increases the accuracy and reliability compared to using a single system such as GPS. With access to more satellites, GLONASS can provide higher accuracy and reliability of positioning in various conditions. In this case, the processor unit corrects the readings of one system in relation to another and to the flight speed, correlating the data and bringing them to a generalized coordinate, this allows to reduce errors and narrow the spread in landing. To narrow the spread, it is proposed to install a radio beacon 11 on an additional site to correct the landing point of the UAV equipped with a mobile direction finding system. When approaching the site (even with a deviation from the course due to errors) and before landing, the processor unit sends a control signal to turn on the direction finding system.
В настоящее время разработана система Millisign, которая включает в себя увеличенные версии меток RFID (идентификация по радиочастотам), которые в настоящее время используются на многих продуктах. В системе Millisign небольшой дрон с радаром миллиметрового диапазона заменяет ручной считыватель. Когда одна из больших меток на посадочной площадке получает радиосигнал от дрона, она передает ответный сигнал обратно дрону. Этот ответ указывает на местоположение метки/площадки относительно дрона, таким образом, дрон может определить его, даже не видя - чем интенсивнее принимаемый сигнал, тем ближе дрон к своей цели. Кроме использования на посадочных площадках, метки Millisign могут также служить навигационными маяками вдоль маршрута доставки дрона. Метки Millisign включают в себя угловые отражатели, которые позволяют им отправлять и получать сигналы на широком трехмерном угле. Метка размером 292×600 мм может быть прочитана БПЛА на расстоянии 10-15 метров.The Millisign system has now been developed, which incorporates larger versions of the RFID (Radio Frequency Identification) tags that are currently used on many products. In the Millisign system, a small drone with millimeter-wave radar replaces the hand-held reader. When one of the larger tags on the landing pad receives a radio signal from the drone, it transmits a response signal back to the drone. This response indicates the location of the tag/pad relative to the drone, so the drone can locate it without even seeing it - the stronger the received signal, the closer the drone is to its target. In addition to being used on landing pads, Millisign tags can also serve as navigation beacons along the drone's delivery route. Millisign tags include corner reflectors that allow them to send and receive signals over a wide three-dimensional angle. A tag measuring 292 x 600 mm can be read by a UAV at a range of 10-15 meters.
На практике, дополнительная площадка может изменять место своего положения смещаться в зависимости от особенностей проведения работ по подготовке к взрывным работам. То есть, изначальные координаты этой площадки могут быть отличны от реальных координат по новому месту ее положения. А в базе процессорного блока закреплены старые координаты этой площадки. В такой ситуации процессорный блок выполнен с включением функции зависания БПЛА над площадкой, координаты которой совпадают с введенными в память координатами базовой или дополнительной площадок, включением мобильной системы пеленгации, выявлением сигнала радиомаячка и выдачей управляющего сигнала на полет в сторону этого радиомаячка с посадкой на землю в точке максимального радиосигнала с выключением пропеллерных двигателей. Так как система пеленгации работает по функции считывания усиления сигнала, то дрон может перелететь площадку. При удалении от нее радиосигнал будет ослабевать, что считается основанием вернуться в точку зафиксированного максимального сигнала и совершить посадку именно в этой точке. Такой радиомаячок так же может быть размещен и на базовой площадке. Пери этом используется кодированный сигнал типа «свой-свой». При несовпадении кодового сигнала БПЛА не реагирует на сигнал радиомаячка.In practice, the additional site can change its location depending on the specifics of the work to prepare for blasting operations. That is, the initial coordinates of this site may differ from the actual coordinates at its new location. And the old coordinates of this site are fixed in the database of the processor unit. In such a situation, the processor unit is designed to enable the UAV hovering function over the site, the coordinates of which coincide with the coordinates of the base or additional sites entered into memory, to enable the mobile direction finding system, to detect the radio beacon signal and to issue a control signal to fly towards this radio beacon with landing on the ground at the point of maximum radio signal with the propeller engines turned off. Since the direction finding system operates according to the signal amplification reading function, the drone can fly over the site. When moving away from it, the radio signal will weaken, which is considered the basis for returning to the point of the recorded maximum signal and landing at this point. Such a radio beacon can also be placed on the base site. In this case, a coded signal of the "friend-friend" type is used. If the code signal does not match, the UAV does not respond to the radio beacon signal.
При отсутствии сигнала радиомаячка БПЛА совершает посадку в точке, координаты которой по данным навигации совпадают с введенными в память координатами.In the absence of a radio beacon signal, the UAV lands at a point whose coordinates, according to navigation data, coincide with the coordinates entered into memory.
Изобретение промышленно применимо. Позволяет сократить время гарантированной доставки воздушным путем неподлежащего вскрытию третьим лицом контейнера с компонентами взрывных зарядов на площадки с постоянными и изменяемыми в пространстве координатами расположения на месте проведения подготовительных работ по закладке ВВ в шпуры и скважины. При этом полеты БПЛА совершаются в режиме автопилотирования.The invention is industrially applicable. It allows to reduce the time of guaranteed delivery by air of a container with explosive charge components that cannot be opened by a third party to sites with constant and variable spatial coordinates of location at the site of preparatory work for laying explosives in boreholes and wells. In this case, UAV flights are performed in autopilot mode.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2840365C1 true RU2840365C1 (en) | 2025-05-21 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160140496A1 (en) * | 1999-11-09 | 2016-05-19 | John Simms | Automated delivery system and method |
| RU2646689C1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-06 | Александр Юрьевич Давыдов | Delivery system of containers using drones |
| RU2734927C1 (en) * | 2020-02-18 | 2020-10-26 | Равиль Мияссарович Сулейманов | System for accurate delivery by drones with identification of a recipient's personality |
| US20210300557A1 (en) * | 2018-08-09 | 2021-09-30 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Unmanned aerial vehicle and delivery system |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160140496A1 (en) * | 1999-11-09 | 2016-05-19 | John Simms | Automated delivery system and method |
| RU2646689C1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-06 | Александр Юрьевич Давыдов | Delivery system of containers using drones |
| US20210300557A1 (en) * | 2018-08-09 | 2021-09-30 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Unmanned aerial vehicle and delivery system |
| RU2734927C1 (en) * | 2020-02-18 | 2020-10-26 | Равиль Мияссарович Сулейманов | System for accurate delivery by drones with identification of a recipient's personality |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12099370B2 (en) | Geo-fiducials for UAV navigation | |
| CN108615346B (en) | Relay unmanned aerial vehicle system | |
| Kayton et al. | Avionics navigation systems | |
| EP2845067B1 (en) | Distributed positioning and collaborative behavior determination | |
| EP3485336B1 (en) | Wwan radio link quality navigation for a drone | |
| US10713958B2 (en) | Automated landing solution systems and methods | |
| US20210109546A1 (en) | Predictive landing for drone and moving vehicle | |
| US11828859B2 (en) | Navigation using self-describing fiducials | |
| JP7190699B2 (en) | Flight system and landing control method | |
| US11249493B2 (en) | Flight support system of aircraft, method of supporting flight of aircraft, flight support medium of aircraft, and aircraft | |
| KR20180068469A (en) | Unmanned aerial vehicle and system comprising the same | |
| US12008910B2 (en) | UAV system emergency path planning on communication failure | |
| CN1264463A (en) | GPS guided munition | |
| WO2016096014A1 (en) | Distributed drone system and drone | |
| KR20160094619A (en) | The autonomy flight delivery dron base on smart phone system | |
| KR20190129446A (en) | Method and apparatus for landing guidance of unmanned aerial vehicle | |
| Gryte et al. | Control system architecture for automatic recovery of fixed-wing unmanned aerial vehicles in a moving arrest system | |
| US20240069214A1 (en) | Navigation Using Self-Describing Fiducials | |
| WO2018231166A1 (en) | Laser system for aerial navigation and landing | |
| RU2840365C1 (en) | System for cargo delivery to blasting works site by mining subject (versions) | |
| RU2839710C1 (en) | System for cargo delivery by mining subject to blasting site (versions) | |
| Johnson et al. | The 1996 mit/boston university/draper laboratory autonomous helicopter system | |
| Mandapat | Development and evaluation of positioning systems for autonomous vehicle navigation | |
| US12243434B2 (en) | Control device, control method, and unmanned aerial vehicle search system | |
| RU2734927C1 (en) | System for accurate delivery by drones with identification of a recipient's personality |