Przyspieszenie cyfryzacji i automatyzacji europejskiego górnictwa
W ostatnich dziesięcioleciach automatyzacja i cyfryzacja w większości sektorów przemysłowych nabrała dużego tempa. Na tym tle sektor górniczy wydaje się bardziej przywiązany do tradycji, w związku z czym wolniej wprowadza podobne procesy, które mogłyby podnieść wydajność i bezpieczeństwo wydobycia, jak również przyczynić się do poprawy zdrowia pracowników. Obecnie pojawiła się jednak szansa na zmianę tego stanu rzeczy za sprawą pełnego zaangażowania UE i jej strategicznego wsparcia dla działań na rzecz cyfryzacji górnictwa podziemnego. W wysiłki te wpisuje się projekt illuMINEation, w ramach którego opracowano wszechstronną i elastyczną platformę przemysłowego internetu rzeczy (IIoT) dla zastosowań związanych z górnictwem.
IIoT umożliwiający inteligentne zarządzanie danymi i ich analizę
Zakrojone na szeroką skalę procesy cyfryzacji i automatyzacji obejmują zbieranie, przesyłanie, przetwarzanie i wykorzystywanie dużych ilości danych. „Projekt illuMINEation umożliwił wdrożenie szeregu rozwiązań w zakresie czujników, wielotorowych podejść do cyfryzacji i kompleksowej, szczegółowej analizy danych. Umożliwia to lepsze zrozumienie rozkładu rud według ich jakości i warunków geologicznych, ułatwia kompleksowe monitorowanie naprężeń skał i środowiska oraz wspiera konserwację predykcyjną sprzętu górniczego”, wyjaśnia koordynator projektu Gernot Loidl z Uniwersytetu w Leoben. Wszystkie dane są przetwarzane za pośrednictwem platformy IIoT opracowanej przez zespół projektu illuMINEation. Wielopoziomowa platforma umożliwia sprawne i inteligentne zarządzanie danymi i ich analizę w poszczególnych lokalizacjach operacyjnych (węzły brzegowe), w ramach poszczególnych operacji wydobywczych (warstwa mgły) lub w wielu kopalniach na poziomie całego przedsiębiorstwa (chmura). Ponadto platforma wykorzystuje oparte na przeglądarce narzędzia wizualizacji typu open source, które można łatwo dostosowywać do różnych scenariuszy konkretnych zastosowań górniczych. „Model open source pozwala na uproszczenie zarządzania licencjami i obniżenie kosztów. Z kolei podejście niskokodowe (tworzenie aplikacji metodą »przeciągnij i upuść« w oparciu o modele) umożliwia łatwiejsze dostosowanie pulpitu nawigacyjnego. Funkcje 3D wspierają tworzenie cyfrowych bliźniaków oraz rozszerzonej, wirtualnej i syntetycznej rzeczywistości, przy czym są one dostępne na urządzeniach mobilnych”, podsumowuje Loidl.
Komunikacja w środowisku górniczym 4D
W podziemnych kopalniach już teraz wykorzystywany jest szeroki wachlarz opcji transmisji sygnału. Należą do nich Wi-Fi, Bluetooth, LoRa (skrót od angielskiej nazwy „Long Range”, odnoszącej się do nowego schematu transmisji bezprzewodowej na bardzo duże odległości) i LoRaWAN. W ramach projektu illuMINEation wykorzystano wybrane technologie, dopasowując je indywidualnie do poszczególnych przypadków. „Aby dodatkowo zwiększyć zasięg komunikacji w złożonych systemach podziemnych chodników do ponad 1,5 kilometra, zespół projektu opracował system wieloskokowej transmisji danych oparty na technologii LoRa”, zaznacza Loidl. Górnictwo to środowisko czterowymiarowe, które zmienia się nie tylko w przestrzeni, ale i w czasie. Ponieważ podziemne szyby i chodniki zmieniają się w czasie z uwagi na postępujące prace wydobywcze, infrastruktura sieciowa jest stale utrzymywana, przebudowywana lub usuwana, tak by odzwierciedlała te zmiany.
Poprawa zrównoważenia, wydajności, bezpieczeństwa i rentowności kopalni
„Opracowane technologie pozwalają na lepszą kontrolę ośrodka skalnego i dokładniejsze poznanie warunków geologicznych i samego złoża rudy, co przekłada się na większą efektywność wydobycia przy mniejszym nakładzie pracy, a także na poprawę bezpieczeństwa pracowników”, mówi Loidl. Ponadto w ramach projektu sprawdzono w praktyce możliwość wykorzystania autonomicznych dronów na potrzeby inspekcji niebezpiecznych obszarów oraz opracowano system wykrywania ruchu ludzi w pobliżu sprzętu górniczego w celu uniknięcia potencjalnych wypadków. „Wszystkie wyniki projektu illuMINEation przyczyniają się do poprawy sytuacji w kopalniach pod względem zrównoważonego rozwoju i rentowności prac wydobywczych dzięki rozwiązaniom w zakresie bezpieczeństwa i higieny pracy, oddziaływań na środowisko, wydajności wydobycia zasobów i operacji gospodarczych”, podsumowuje Loidl. Wszyscy 22 partnerzy projektu z 7 krajów europejskich, w tym instytucje akademickie, ośrodki badawcze, producenci oryginalnego sprzętu i firmy wydobywcze, zastosowali nowe technologie oparte na wynikach prac zespołu illuMINEation w swoich przepływach pracy, produktach i portfolio badawczych. Współpraca tak szerokiego grona ekspertów, wraz z wynikami pięciu studiów rzeczywistych przypadków użycia i niskokodową platformą open source, stanowi solidny fundament pod dalsze postępy w procesie cyfryzacji i automatyzacji europejskiego górnictwa – z korzyścią dla nas wszystkich.
Słowa kluczowe
illuMINEation, górnictwo, cyfryzacja, IoT, automatyzacja, kopalnie, IIoT, przemysłowy internet rzeczy, LoRa, drony
