UAV-MEMO Unmanned Aerial Vehicles in Mineral Exploration and Mining Operations in the Arctic Areas of Finland

Transkriptio

1 UAV-MEMO Unmanned Aerial Vehicles in Mineral Exploration and Mining Operations in the Arctic Areas of Finland Tavoitteet, resurssit ja toteutus Heikki Salmirinne Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi

2 UAV-MEMO Unmanned Aerial Vehicles in Mineral Exploration and Mining Operations in the Arctic Areas of Finland Lähtökohta: Malminetsintä- ja kaivostoiminta edellyttää aikaa ja kustannuksia säästävien ympäristöneutraalien etsintä- ja tutkimustekniikoiden kehittämistä. Tavoite: Ymmärtää UAV-laitteiden teknistä ja oikeudellista soveltuvuutta malminetsintään ja kaivostoimintaan. Löytää ja tarjota uusille ja olemassa oleville PK-yrityksille mahdollisuuksia tarjota UAV -mittauspalveluja sekä kaivos- ja malminetsintäyhtiöille tilaisuuksia ostaa palveluja. Projektissa selvitetään UAV:iden teknistä ja oikeudellista soveltuvuutta malminetsintään ja kaivostoimintaan Suomessa. Projektin tulokset julkaistaan UAV-MEMO -handbook tutkimusraportissa. Heikki Salmirinne / UAV-MEMO 2

3 UAV-MEMO, Tekes EAKR/Green Mining rahoitus: 90 % Partnerit: 5 % Geologian tutkimuskeskus Lapin Yliopisto / Oikeustieteiden tiedekunta Yritysrahoitus 5 % Mawson Oy Agnico Eagle Finland Oy AA Sakatti Mining Oy Nordkalk Oy Projektin budjetti kokonaisuudessaan ( )

4 Projektin ohjausryhmä Ohjausryhmän kokoonpano: Vesa Nykänen, GTK, Tutkimusprofessori, hankkeen vastuullinen johtaja Lotta Viikari, Lapin yliopisto, Professori, hankkeen vastuullinen johtaja Kimmo Pietikäinen, Erikoisasiantuntija, GTK Markku Kilpelä, Agnico Eagle Finland Oy (Jyrki Korteniemi) Erkki Vanhanen, Mawson Oy (Janne Kinnunen) Håkan Pihl, Nordkalk Oy (Gerhard Hakkarainen) Jukka Jokela, AA Sakatti Mining Oy (Antti Mikkola) Asiantuntijajäsenet: Arto Julkunen, Toimitusjohtaja, Astrock Oy Jukka Hannola, Johtava asiantuntija, Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi Tekes hankevastaava: Risto Mäkikyrö, Asiantuntija Sihteeri: Heikki Salmirinne, Geofyysikko, GTK (projektipäällikkö) 4

5 Projektin henkilöresurssit GTK / 20 htkk Henkilöt: Yksikkö: Heikki Salmirinne, geofyysikko Geofysiikan sovellukset Maija Kurimo, erikoisasiantuntija Geofysiikan sovellukset Pertti Turunen, geofyysikko Geofysiikan sovellukset Tuomo Karinen, erikoistutkija Mineraalivarannot Jukka Konnunaho, erikoistutkija Mineraalivarannot Tero Niiranen, erikoistutkija Mineraalivarannot Maarit Middleton, erikoistutkija Ympäristögeologia Hannu Panttila, geologi Tuotantoympäristöt ja kierrätys Lapin Yliopisto / Oikeustieteiden tiedekunta, 8 htkk Mikko Huttunen, tutkija (OTM) 5

6 PROJEKTIN AIKATAULU Benchmarkkaus ARVIOINTIA & VERTAILUA LAKISÄÄNTELY LAKISÄÄNTELY ASIAKASTARPEET & VERKOTTUMINEN MENETELMÄTESTAUS / CASE STUDIES Heikki Salmirinne / UAV-MEMO RAPORTTI UAV-MEMO handbook

7 UAV -lentolaitteista Nimitykset: Drooni UAV unmanned aerial vehicle RPA remotely piloted aircraft Kiinteäsiipiset nopeampia -> pitempi lentomatka aerodynaamisempia -> pitempi lentoaika Quadro/heksa/octo -kopterit voivat lentää hitaammin Monen kokoisia ja painoisia Sähkö- tai polttomoottorit (tai hybridi) Lentoajat: ~15 minuuttia tuntia Hyötykuormat 1 to 10 kg (korreloi hinnan kanssa) Hintahaitari ~ Miehittämätön ilma-alus on ilma-alus, joka on tarkoitettu käytettäväksi ilman mukana olevaa ohjaajaa. Miehittämättömät ilma-alukset on usein myös varustettu jotain tiettyä tehtävää, kuten esim. valokuvaamista tai mittaamista varten. Geodrone X4L Trimble UX5 UAS miehittämätön ilma-alusjärjestelmä RPAS kauko-ohjattu ilma-alusjärjestelmä EHang 184 7

8 UAV vs. maastomittaukset UAV menetelmien etuja: Ei maastoesteitä (suot, järvet, joet, louhikot) -> parempi kattavuus Nopeampia; v = m/s -> linja-km/h Kustannustehokkaita (vähemmän henkilötyötä) Ympäristöystävällisiä Joustavia (mittaussuunnitelmaa voidaan muuttaa lennosta ) Perinteisten maastomittausten etuja: Voimakkaammat mittausvasteet Mittalaitteiden paino ei yleensä rajoite Parempi tarkkuus & erotuskyky (enemmän yksityiskohtia) 8

9 UAV vs. perinteiset lentomittaukset UAV mittausten etuja: Pienemmät aloitus & käyttö kustanukset Pienempi lentonopeus -> tiheämpi näytteenotto Ei tarvita lentokenttää Joustavia (esim. linjaväliä ja suuntaa voidaan muuttaa lennosta ) Perinteisten lentomittausten etuja: Suuret hyötykuormat & lentohenkilöstä Usean menetelmän yhtäaikasen mittaamisen (magneettinen, EM, radiometrinen..) Pitkät lentoajat & isot mittausalueet Perinteet & rutiinit -> hyvä mittausten laatu 9

10 UAV:n huonoja puolia 1. Pienet hyötykuormat Esim. gravimetrit liian painavia Esim. EM mittausjärjestelmät liian isoja ja ne vaativat suurta käyttövoimaa 2. UAV t ovat kooltaan pieniä ja aiheuttavat suuren sähköisen kohinan mittalaitteiden asennusmahdollisuudet rajallisia kohinainen alusta huono geofysiikan menetelmille 3. UAV s are keveitä ja herkkiä tuulelle ja ilmapyörteille aiheuttaa ongelmia miltei kaikissa menetelmissä Mitta-antureiden kehitys ja mittausjärjestelmien huolellinen suunnittelu tärkeää! 11

11 Sensoriteknogian tulevaisuus? MEMS = MicroElectroMechanical Systems toiminta perustuu yleensä mekaanisen herätteen muuttamiseen sähköiseksi signaaliksi esim. paine- ja kiihtyvyysantureita MEMS-antureiden etuja ovat pieni koko, pieni massa, vähäinen tehonkulutus, herkkyys ja tarkkuus MEMS antureihin pystytään integroimaan esim. signaalinkäsittelyelektroniikkaa R. P. Middlemiss, A. Samarelli, D. J. Paul, J. Hough, S. Rowan & G. D. Hammond, Measurement of the Earth tides with a MEMS gravimeter 31 MARCH 2016 VOL 531 NATURE

12 UAV ilmailun sääntely Suomessa (TRAFI) Suomessa ilmailumääräys KAUKO-OHJATUN ILMA-ALUKSEN JA LENNOKIN LENNÄTTÄMINEN astui voimaan lokakuussa 2015 (OPS M1-32) Yleisiä vaatimuksia: lentoonlähtömassa < 25 kg, lentokorkeus < 150 m, etäisyys < 500 m Toimintatavat: VLOS Visual Line of Sight - näköyhteyteen perustuva toiminta EVLOS Extended VLOS - jatkettu näköyhteys, ohjaaja & tähystäjä(t) BVLOS Beyond VLOS - näköyhteyden ulkopuolella tapahtuva toiminta 13

13 Asiakastarvekysely kesäkuussa 2015 Tarkoituksena kartoittaa yritysten kokemuksia ja tietopohjaa UAV laitteista ja niiden soveltamismahdollisuuksista Herättää kysymyksiä ja ajatuksia mahdollisista sovellusmahdollisuuksista eli mitä UAV voisi mahdollisesti tarjota Tarjota tietoa UAV palvelujen tarjoajille asiakkaiden tarpeista Markkinakartoitus tammikuussa 2016 Tietopyyntö UAV-alustaiset mittaus ja kuvauspalvelut palveluntarjoajille Tarkoituksena kartoittaa yritysten palveluntarjontaa 14

14 Menetelmätestaus 1: Magneettinen mittaus Radai Oy Mittaukset 2015 kesällä Testialueena GTK:n tutkimuskohde Rovaniemellä Kuluskairassa, 1.52 km 2 Lentolaite; Radai Oy:n Terrain Scout (kiinteäsiipinen) Mittalaite; Flux-gate 17

15 Menetelmätestaus 1: Magneettinen talvimittaus Radai Oy Mittaukset 2016 talvella Testialueena GTK:n tutkimuskohde Rovaniemellä Kuluskairassa, 1.52 km 2 Photo: M. Pirttijärvi 18

16 Menetelmätestaus 2: Lämpökuvaus VideoDrone Finland Oy Testikohteena Terrafame Oy:n Sotkamon Ni -kaivos Kuvauskohteina bioliutotuskasa (47 ha) sekä kolme kaivospatoa (14 ha) 2 kuvauslentoa toukokuussa 2016 VideoDrone X4S multikopteri WIRIS 640 lämpökamera aallonpituusalue μm erotuskyky 0.05 C tarkkuus ±2 C resoluutio 640 x 512 pixels Photo: H. Panttila 19

17 Menetelmätestaus 3: Radiometrinen mittaus Radai Oy Testikohteena Hannukainen Mining Oy:n Kolarin Rautuvaaran rikastushiekkaallas Mittauslennot 2016 kesäkuussa ja lokakuussa Lentolaitteena Radai Oy:n Terrain Scout 3.2 quadrokopteri Mittalaitteena Georadis D230A spektrometri paino 3,5 kg Photo: H. Salmirinne 20

18 Menetelmätestaus 4: Hyperspektrikuvaus Senop Oy Alihankkijoina Maailmasta Oy, MML paikkatietokeskus sekä Jyväskylän yliopiston tietotekniikan laitos Testikohteena Kolmisoppijärvi Terrafame Oy:n Sotkamon Ni kaivosalueella (1.53 km 2 ) Kuvauslento elokuussa Lentolaitteena Aerotekniikka M-012- Trainer Rikolan hyperspektrikamera (Fabry- Pérot interferometriin perustuva) aallonpituusalue nm Photo: M. Middleton 21

19 Tulokset julkaistaan alkuvuodesta 2017 GTK: Tutkimusraportti / Report of Investigation UAV-MEMO handbook Miehittämättömät ilma-alukset malminetsinnässä ja kaivostoiminnassa: Menetelmät ja käytön sääntely Suomessa Summary: Unmanned Aerial Vehicles in Mineral Exploration and Mining Operations: Applicable Methods and Regulation in Finland Kirjoittajat: Huttunen M., Karinen, T., Konnunaho, J., Kurimo, M., Middleton, M., Niiranen, T., Nykänen, V., Panttila, H., Pirinen, H., Salmirinne, H. ja Turunen, P., 22

20 Kiitokset! 23