Аудит запасів вугілля Добротвірської ТЕС за знімками, отриманими з БПЛА та даними лазерного наземного сканування

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробці та апробації технології високоточного визначення об'ємів вугільних штабелів на складі теплоелектростанції методом інтеграції даних безпілотного аерофотознімання та наземного лазерного сканування. Об'єкт дослідження – процес тривимірного геопросторового моделювання поверхні штабелів сипучих матеріалів для визначення їх об'ємів. Предмет дослідження – технологія інтеграції даних аерофотознімання з безпілотних літальних апаратів та наземного лазерного сканування для створення високоточних цифрових моделей промислових об'єктів складної геометричної форми. Мета дослідження – розробка та експериментальна перевірка комбінованої технології визначення об'ємів вугільних штабелів з точністю, що перевищує нормативні вимоги до інвентаризації матеріальних ресурсів. Дослідження останніх років демонструють активний розвиток технологій дистанційного визначення об'ємів промислових насипних матеріалів. Kim et al. (2020) встановили розбіжність між БПЛА-фотограмметрією та наземним лазерним сканування на рівні 0,73% для штабелів вугілля на електростанціях Південної Кореї. Chen et al. (2025) досягли точності 2,1% для гірничих відвалів у Китаї методом БПЛА-фотограмметрії. Tucci et al. (2019) визначили типову точність БПЛА на рівні ±3% для моніторингу будівельних матеріалів в Італії. Arango & Morales (2015) встановили розбіжність наземного лазерного сканування з традиційними методами 1,8% для відкритих гірничих виробок у Колумбії. Однак технології комбінованого застосування БПЛА та НЛС з інтеграцією методом ICP-реєстрації для вугільних штабелів теплових електростанцій залишаються недостатньо дослідженими, особливо для умов України, що обґрунтовує актуальність роботи. В магістерській роботі експериментально підтверджено ефективність комбінованої технології БПЛА+НЛС для високоточного визначення об'ємів промислових об'єктів. Інтеграція двох методів дозволяє використати переваги кожного з них та компенсувати їх обмеження. Досягнута точність ±0,2% значно перевищує нормативні вимоги та підтверджує перспективність подальшого розвитку технології для застосування на інших промислових об'єктах.

The master's thesis is devoted to the development and testing of a technology for high-precision determination of the volumes of coal piles at a thermal power plant warehouse by integrating data from unmanned aerial photography and ground-based laser scanning. The object of research is the process of three-dimensional geospatial modeling of the surface of piles of bulk materials to determine their volumes. The subject of the study is the technology of integrating data from aerial photography from unmanned aerial vehicles and ground-based laser scanning to create high-precision digital models of industrial objects with complex geometric shapes. The purpose of the study is to develop and experimentally test a combined technology for determining the volumes of coal piles with an accuracy that exceeds the regulatory requirements for inventorying material resources. Recent studies demonstrate the active development of technologies for remote determination of the volumes of industrial bulk materials. Kim et al. (2020) found a discrepancy between UAV photogrammetry and ground-based laser scanning of 0.73% for coal piles at power plants in South Korea. Chen et al. (2025) achieved an accuracy of 2.1% for mine dumps in China using UAV photogrammetry. Tucci et al. (2019) determined the typical accuracy of UAVs to be ±3% for monitoring construction materials in Italy. Arango & Morales (2015) found a discrepancy between ground-based laser scanning and traditional methods of 1.8% for open-pit mines in Colombia. However, technologies for the combined use of UAV and TLS with ICP registration integration for coal piles at thermal power plants remain understudied, especially for conditions in Ukraine, which justifies the relevance of this work. The master's thesis experimentally confirms the effectiveness of the combined UAV+TLS technology for high-precision determination of the volumes of industrial objects. The integration of the two methods allows the advantages of each to be exploited and their limitations to be compensated for. The achieved accuracy of ±0.2% significantly exceeds the regulatory requirements and confirms the promise of further development of the technology for application at other industrial facilities.