هوشمند سازی معادن؟

هوشمند سازی معادن مبتنی بر اینترنت اشیاء

امروزه یکی از مباحثی که کمابیش در مورد آن صحبت می شود، بحث هوشمند سازی است و این هوشمندسازی شامل گستره وسیعی از حوزه ها می شود. از هوشمندسازی لوازم خانه گرفته تا ایجاد ارتباطات بر اساس هوش مصنوعی و … . پایه اصلی هوشمند سازی، ارتباط از طریق اینترنت است و به دنبال آن اینترنت اشیا مطرح شد. یکی از حوزه هایی که شاید به نظر می رسید که هوشمند سازی در مورد آن شاید کارآمد نباشد، معادن بود. اما با بروز مشکلاتی در این حوزه، حفظ جان افراد، کاهش هزینه ها و مسایل دیگر، هوشمند سازی معادن به یکی از چالش های هر کشور و منطقه ای که دارای معادن بسیار هستند، تبدیل شد. در ادامه بیشتر با مفهوم هوشمند سازی معادن و کاربرد اینترنت اشیا در معادن آشنا خواهید شد. 

هوشمند سازی معادن از چه زمانی مطرح شد؟

از زمانی که کار استخراج از معادن به منظور تامین مواد اولیه آغاز شد، ماشین و ابزار آلات بسیاری برای راحتی و سرعت بخشیدن به کار با توجه به گذر زمان ایجاد شد. اما باز هم انسان در این امر و استخراج و شناسایی و کشف معادن حضور پر رنگ داشت و کارگران معادن بسیاری به خاطر عدم تشخیص به موقع نامساعد بودن شرایط جان خود را از دست دادند.

ابزار شناسایی بسیاری نیز در این بین ساخته شد، مانند ربات ها و پهبادهای تشخیصی، اما باز هم جان انسان ها گاها به دلیل عدم شناسایی دقیق و نپرداختن به کوچکترین جزئیات در خطر بود و این موارد هزینه هنگفتی را نیز بر دوش صاحبان معادن و دولت ها گذاشت. با ظهور اینترنت و تولد مبحث اینترنت اشیا و قابلیتی که حضور این فناوری در زندگی به ما می دهد، باعث شد تا هوشمند سازی معادن بر اساس اینترنت اشیا، مفهوم نو ظهوری باشد تا هم فعالیت های مرتبط با معدن با امنیت و سرعت و دقت بالاتری انجام شود و هم به دلیل تشخیص دقیقتر و استفاده از هوش مصنوعی در این راستا، خطاها به شدت کاهش یابد و هزینه ها نیز به نسبت کاهش پیدا کند.

شاید در ابتدا تصور شود که خود هوشمند سازی معادن به دلیل اینکه فناوری های دیگری را نیز درگیر می کند، هزینه بالایی دارد، اما باید گفت در طولانی مدت این هزینه ها عملا با توجه به نتایجی که به دست می آید قابل چشم پوشی خواهد بود. اما قبل از اینکه در مورد هوشمندسازی معادن بیشتر صحبت کنیم، با مفهوم اینترنت اشیا به صورت مختصر آشنا شویم.

هوشمندسازی معدن

اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (Internet of Things) مفهومی به نسبت تازه ای است از سال ۱۹۹۹ بیشتر توسعه و ترویج یافته است؛ و شامل شبکه ای از سنسورها و سیستم های کنترل می باشد که در صنعت برای افزایش بهره وری و ایمنی استفاده می شود. اینترنت اشیا یا به اختصار IOT امروزه در بسیاری از صنایع و زندگی روزمره انسان کاربرد دارد و با توجه به آینده ای که برای آن در نظر گرفته شده است، گٌلد راش (فرصت طلایی) برای افرادی است که امروزه برای آن سرمایه گذاری کنند.

اینترنت اشیا به طور ساده اگر بخواهیم بیان کنیم، شبکه ای از اشیای فیزیکی است، که در آنها سنسورهای الکترونیکی جاسازی شده است تا توانایی
تبادل داده در یک شبکه با تولید کننده، اپراتور یا دیگر دستگاه های متصل را داشته باشد. هر یک از این اشیا فیزیکی به صورت ویژه ای با استفاده از سنسوری که در آن جاسازی شده در سیستم و شبکه قابل شناسایی است ولی می تواند با دیگر اشیا نیز ارتباط برقرار کند. یعنی اتصال دستگاه های فیزیکی نظیر وسایل نقلیه، لوازم خانگی، گوشی های هوشمند و… به هم دیگر از طریق نرم افزارهای خاص، حسگرها و… است.

در این فناوری که می توان گفت مراحل نوزادی خود را طی می کند، تمامی دستگاه های متصل به یک شبکه، این قابلیت را دارند کارهایشان را به صورت خودکار انجام دهند؛ به این صورت که بر اساس تغییراتی که در محیط اطرافشان رخ می دهد، یک سری پاسخ ویژه ای را به صورت کاملا خودکار از خود نشان می دهند و همچنین می توانند داده های مختلف را بدون هرگونه دخالت انسان، با دیگر دستگاه های شبکه مبادله کنند.

این فناوری جدید، به طور کلی بر پایه شبکه بی سیم و اینترنت ساخته شده و هدف اصلی آن، بهبود کارایی و بالابردن دقت دستگاه های مختلف است و می تواند از لحاظ اقتصادی و حتی به منظور جلوگیری از اتلاف وقت، به مردم و صنایع مختلف کمک قابل توجهی کند. اینترنت اشیا را می توان برای اکثر دستگاه هایی که امروزه مشاهده می کنید، تعریف کرد.

همین مورد را می توانیم وجه تمایز IoT نسبت به دیگر فناوری ها به شمار آوریم. اینترنت اشیا شامل دستگاه هایی مثل گوشی های هوشمند، وسایل نقلیه، حتی چراغ های معمولی خانه ها، لوازم خانه مانند یخچال ها، سیستم های امنیتی و هشداردهنده و بسیاری دیگر از دستگاه های خانگی و صنعتی می شود. یکی از اولین کاربردهای این فناوری در استفاده از دستگاه های هوشمند در مدیریت حمل و نقل می باشد.

اینترنت اشیا

معدن و فناوری در ایران

همانطور که می دانید، ایران یکی از معدود کشورهایی است دارای ذخایر نفتی و معدنی بسیاری است. به طوری که ایران جز ۱۰ کشور نخست در دنیا و اولین کشور در خاورمیانه از نظر ذخایر مواد معدنی محسوب می شود. از جمله مواد معدنی با ارزش که در ایران یافت می شود، آهن، مس، سرب، روی، طلا است و استخراج و استفاده از آنها نه تنها در داخل کشور باعث تولید داخلی و استفاده در صنایع می شود، بلکه ارز آوری بسیار خوبی را نیز به همراه دارد و می توان به عنوان جایگزین بسیار مناسبی برای نفت تلقی کرد.

اما متاسفانه استفاده از روش های قدیمی و سنتی در استخراج این مواد که بسیار این فرآیند را کند می کند، مانع از دستیابی به این هدف شده است. عدم استفاده از فناوری روز در حوزه معدن، استفاده از نیروی انسانی، قدیمی شدن تجهیرات و مشکلات دیگر از عوامل باز دارنده محسوب می شوند. این عوامل باعث صدمه دیدن کارگران معدن، بالارفتن هزینه ها، طولانی شدن روند کار، آسیب به محیط زیست شده است. از این رو ورود فناوری های روز در صنعت معدن ایران به شدت احساس می شود.

امروزه شرکت های بزرگ در سراسر دنیا در حوزه معدن برای افزایش بهره وری، رو به استفاده از فناوری های روز آورده اند. حداقل کاری که در این زمینه می توان انجام داد، مکانیزه کردن لوازم و دستگاه ها و همچنین اتوماسیون سازی ماشین آلات است. اما مواردی از جمله محدودیت های داخلی و خارجی که در مورد ایران وجود دارد، باعث شده است که این حوزه پر درآمد مهجور بماند. اما اخیرا فعالیت هایی به صورت استارت آپی صورت گرفته است تا این حوزه نیز دستخوش تغییر و تحول شود.

کاربردهای اینترنت اشیا در معدن کاری

تا به اینجا به صورت مختصر با اینترنت اشیا و اهمیت معدن آشنا شدید. از این پس بیشتر به کاربرد IOT در معدن و لزوم اجرایی شدن هر چه سریعتر آن می پردازیم. همانطور که عنوان شد، شرکت ها و کشورهایی که دارای معادن هستند برای بالابردن بهره وری کاری و همچنین کاهش هزینه های جانبی رو به استفاده از فناوری های نوین، به خصوص اینترنت اشیا شده اند. از جمله این کشورها می توان به استرالیا، هندوستان و کانادا اشاره داشت.

برای وارد شدن اینترنت اشیا در معدن باید دو عامل اصلی را در نظر گرفت؛ اتصال و جمع آوری اطلاعات دقیـق و دوم تحلیـل و آنالیز این داده ها می باشد که باعث خروجی و نتیجه درست در روند کار می شود. از جمله مواردی که باعث می شود اینترنت اشیا در فعالیت های حوزه معدن حرفی برای گفتن داشته باشد و به کمک معدنکارای برای افزایش بهره وری بیاید، می توان به این موارد اشاره داشت:

اینترنت اشیا و معدن

نگهداری بهینه و پیشگیرانه از ماشین آلات و تجهیزات معدن

در این ویژگی چون کارکرد دستگاه به طور پیوسته آنالیز می شود تا دستگاه به خوبی کار کند، با بروز کوچکترین ناهماهنگی در بخشی از دستگاه می توان دستگاه را متوقف کرد و بعد از رفع نقص و مشکل پیش آمده، مجدد دستگاه وارد چرخه کار شود. در گذشته این مشکلات تا زمانی که دستگاه از کار نمی افتاد مشخص نمی شد و بعضا ممکن بود در مراحل حساس و در عمق بسیار زیادی از زمین یا در مسیر طولانی از مسیر استخراج بروز پیدا کند که خطرات جانی و مالی و زیست محیطی را نیز به همراه داشت. از این رو نظارت مداوم بر عملکرد تجهیزات، علاج واقعه قبل از وقوع می باشد.

آنالیز و تجزیه و تحلیل میدانی، اکتشاف و گزارش آنومالی ها

یکی از مهمترین مسایل در صنعت معدن، اکتشاف رگه های اصلی منابع است. بعضا به دلیل عدم شناسایی دقیق، اکتشافات با مشکلاتی مواجه می شود و یا تخریب ها بیش از حد می شود.

نظارت و کنترل از راه دور

یکی از ویژگی هایی که اینترنت اشیا به همراه دارد، نظارت و کنترل اشیا از راه دور می باشد تا مسیرهای رفت و آمد کوتاه تر شود و ساعت های سفر کمتر. استفاده از این ویژگی در معادن باعث حفظ جان افراد می شود. زیرا با شیوه های کنترل از راه دور با استفاده از برای مثال ربات ها، مناطق بهتر شناسایی شده و خطرات جانبی به حداقل و به صفر می رسد. بعد از بررسی نهایی و اطمینان از محیط، عملیات آغاز می شود.

عملیات خودران و پیوسته

هوشمند سازی دستگاه ها و تجهیزات مورد استفاده در معدن همانطور که گفته شد، باعث بهره وری بالا می شود. یکی از آنها خودران کردن ماشین آلات و تجهیزات است که با برنامه ای که به آنها داده می شود، می توانند بدون هیچگونه برخوردی و مستقلا و بدون وجود نیروی انسانی، عملیات مورد نظر را انجام دهند.

نظارت بر بهداشت محیط کار

یکی از مواردی که باید در هر کاری رعایت کرد، بهداشت است. شاید مساله رعایت بهداشت در مورد معدن عجیب به نظر برسد؛ اما مساله بهداشت صرفا به رعایت پاکیزگی ختم نمی شود و رفع عوامل زیان آور در محیط کار که بیماری و عوارضی را به همراه دارد را نیز شامل می شود. عواملی مانند، عوامل فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی، ارگونومیکی و … از جمله مواردی است که باید در نظر داشت. کنترل هر یک از این عامل ها، سلامت محیط کار و جلوگیری از عواقب و عوارض بعدی را افزایش می دهد.

برای مثال با استفاده از دستگاه های تشخیص مواد شیمیایی، می توان محدوده را مشخص کرد تا کارگران وارد آن منطقه نشده و به آن آلوده نشوند. برای مثال سرب.

اتوماسیون فرآیند فرآوری مواد معدنی

اتوماسیون سازی کارها، ابزارها و تجهیزات یکی از شیوه هایی است که باعث افزایش بهره برداری و تسریع در کارها می شود. خواه این فرآیند حرکت ماشین ها باشد یا تشخیص محیط یا استخراج و فرآوری مواد. در هر صورت سپردن چنین کارهایی مانند خردایش، سنگ شکن ها و سرند، آسیاب، تشخیص ابعد ذرات ورودی و خروجی به سلول ها، کنترل و جلوگیری از تولید نرمه، اندازه گیری مواد شیمیایی و … همه نیازمند به کنترل دقیق می باشد چون خطای انسانی در این موارد بسیار دخیل بوده و راندمان کار را کاهش می دهد. 

مدیریت سیستم تهویه

همانطور که می دانید، برای استخراج مواد از معادن، تونل های طولانی و عمیق ایجاد می شود و این امر خود گردش هوای تازه را با مشکل مواجه می کند. در چنین شرایطی برای حفظ سلامت کارگران و افراد خبره این کار، وجود سیستم تهویه بسیار ضروری است. گذشته از آن سیستم تهویه مورد استفاده باید بسیار هوشمندانه عمل کند و در مواقعی که گاز خطرناکی نشت می کند، سیستم تهویه قدرت تشخیص داشته باشد و علاوه بر اعلام هشدار، سرعت تهویه هوا را مدیریت کند تا بتواند باعث خروج گازهای سمی و حتی گرد و غبار شود. همچنین کنترل دمای مناسب محیط نیز بسیار حائز اهمیت است.

مدیریت سیستم آبکشی و آب زیرزمینی

یکی از مواردی که از قدیم در مورد مهندسی به خصوص مهندسی معدن بیان شده است این است که آب دشمن مهندسی است. زیرا برخی از معادن تا عمق بیش از سه هزار متر حفاری می شوند و در این بین به جریان های آبی نیز امکان دسترسی پیدا می کنند که باید مسیر را کنترل کنند تا هم آب وارد حوزه حفاری نشود و هم موادی که استخراج می شود، وارد آب های زیر زمینی نشود و از آلودگی در امان باشد.

فرآیند نگهداری پیشگیرانه براي تجهیزات و پمپ های آبکشی نیز می تواند توسط اینترنت اشیا عملـی شـود. انـدازه گیری لرزش و مقدار دبی خروجی آب پمپ و همچنین مقدار آمپر و ولتاژ پمپ با سنسورهای مخصوص و پردازش داده ها می تواند از خرابی و توقف عملیات استخراجی به دلیل آب گرفتگی جلوگیری کند.

مانیتورینگ محیط زیست

حفظ محیط زیست باید برای همه صاحبان معادن و تکنولوژی و … خط قرمز باشد. تمام فعالیت هایی که صورت می گیرد باید در جهت حفظ و بهبود به محیط زیست باشد تا حد امکان آسیب به آن کاهش یابد. زیاد محیط زیست بسیار برای بقای نسل بشر حیاتی می باشد و در صورت نبود آن، ما نیز نخواهیم بود. استفاده از سیستم های اینترنت اشیا و استفاده از تکنولوژی های به روز مانند استفاده از کوادکوپترهای شناسایی، دانستن تکنولوژی geospatial، استفاده از (GIS) همگی به شناسایی بهتر معادن کمک می کند.

با استفاده از این تجهیزات و اتصال آن به سیستم های پردازش و تجیلی داده ها و استفاده از هوش مصنوعی، باعث می شود که موقعیت دقیق رگه های مواد معدنی شناسایی شود و در صورت وجود هر گونه ایراد زیست محیطی، قبل از شروع عملیات، چاره جویی شود و یا مسیر دیگری پیش گرفت.

مدیریت ترافیک ماشین آلات

یکی از مسایلی که در زمان استخراج معدن باعث اسیب رساندن به تجهیزات و انسان ها می باشد، عدم کنترل به موقع ماشین آلات می باشد که برخوردهای بدی را به همراه دارد و علاوه بر گرفته شدن جان انسان، زحمات حفاری را نیز به هدر می دهد. وجود سیستم و سنسورهای شناسایی حرکت و فاصله سنجی در طول معادن و نصب شده روی دستگاه ها، باعث می شود که با نزدیک شدن هر کدام از عوامل، هشداری به دستگاه یا ماشین یا انسان داده شود تا بتواند موقعیت را کنترل کند.

ترافیک در معدن

به چه شکل میتوان معادن مختلف را هوشمند کرد؟

در بالا در مورد کاربردهای اینترنت اشیا در معدن صحبت شد. امکان هوشمند سازی معدن به شیوه های مختلفی قابل اجرا است. در اینجا چند نمونه بیان می شود که در شرکت آساره عصر زمین دوم در حال حاضر در حال مطالعه و تحقیق است و نمونه اولیه برخی از این ابزار نیز ساخت شده است.

از جمله می توان به لباس هوشمند اشاره داشت که شامل لباس کامل و یا کلاه می باشد. این گونه لباس ها، دارای سنسورهای تشخیص کیفیت هوا، سنسورهای فاصله هستند. همچنین دائما عوامل حیاتی معدن کار به طور دائم در حال چک شدن است و اطلاعات به سیستم مرکزی ارسال می شود و کاملا رصد می شود تا در صورت بروز کوچکترین اختلالی در مورد سیستم حیاتی فرد، به وی گزارش داده شود و یا افراد نزدیک به وی سریعا به وی ملحق شوند.

برای شناسایی محیط، از ربات های شناسایی استفاده می شود و کافیست ربات ها به مسیر تعیین شده رفته و نمونه های مورد نیاز را جمع آوری و در اختیار مهندسین قرار دهد. از سوی دیگر برای مسیرهای صعب العبور، ربات ها دارای آزمایشگاه های همراه هستند و داده های نهایی را در اختیار مهندسین قرار می دهند.

نصب سیستم های کنترل سرعت، تشخیص فاصله بر روی دستگاه ها و ماشین آلات در معدن باعث جلوگیری از تصادف ها می شود. در این بخش، با ارسال و دریافت پالس ها، ماشین آلات می توانند فاصله را به درستی تشخیص داده و به موقع مسیر خود را تغییر دهند.

در این راستا نیازمند فراهم آوردن شرایط اولیه می باشد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره داشت که اولین قدم ها را در این مسیر برداریم:

  • شناسایی اشیا، ماشین آلات و تجهیزات و نیروی انسانی که باید به این شبکه متصل شوند.
  • نصب سنسور، سنسور دما، رطوبت، مکان یابی، سرعت، اندازه گیری گاز و …
  • انتخاب شبکه و روش اتصال مناسب براي ارتباط اشیا
  • ایجاد سرور مرکزی و جمع آوری داده ها و پردازش آنها
  • ایجاد اپلیکیشن مناسب برای نمایش اطلاعات حاصل از پردازش داده های ورودی
  • تصمیم گیری براساس اطلاعات به دست آمده

در حال حاضر کشورهای پیشرفته در این صنعت، هوش مصنوعی را نیز وارد این صنعت کرده اند و بسیار قدرتمند داده های دقیق را برای بهره وری بالا جمع آوری می کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.