تحول دیجیتال در خدمت ایمنی معادن

استخراج اساساً در یک محیط سخت انجام می‌شود. معدنچیان در شرایط خطرناک، گاهی اوقات در فضایی محدود و اغلب در مکان‌های دور کار می‌کنند. صدمات کارگران ناشی از سقوط تجهیزات، گیر افتادن در زیر زمین، استنشاق گازهای سمی‌ متان و مونوکسیدکربن تهدیدهای مهم و بسیار واقعی هستند. این خطرات عواقبی دارد؛ حوادث در بخش معدن باعث می‌شود کارگران صنعت را ترک کنند و جذب استعدادهای جدید دشوارتر شود. از این‌رو، ایمنی اولویت اصلی برای عملیات معدن است؛ پر واضح است که در عصر دیجیتال، با تعهد قوی به رویکرد چابک، فناوری‌های دیجیتال می‌توانند تأثیر چشمگیری بر ایمنی معادن داشته باشند و میزان مرگ و جراحت را کاهش دهند. در ادامه با برخی از کاربردهای فناوری‎های دیجیتال در ایمن‌سازی معادن آشنا خواهید شد.

اینترنت اشیاء

ایمنی معادن را با راه‌حل‌های اینترنت اشیاء می‌توان به صورت لحظه‌ای بررسی کرد. کاربردهای خاص اینترنت اشیاء در معدن می‌تواند شامل افزودن حسگرها به تجهیزات و ماشین‌آلات معدن باشد که دائماً سلامت تجهیزات را کنترل می‌کنند و داده‌های حاصل به هاب‌های مرکزی ارسال می‌شود، جایی که اپراتورهای هوش مصنوعی و انسانی می‌توانند مشکلات را شناسایی و  گروه تعمیرات و نگهداری را اعزام کنند.

فناوری پوشیدنی

پوشیدنی‌های مجهز به اینترنت اشیاء پتانسیل گسترده‌ای برای افزایش ایمنی در استخراج معادن دارند. امروزه برخی از کاربردهای رایج این دستگاه‌ها شامل: تشخیص شرایط محیطی مانند کیفیت هوا، موقعیت مکانی کارگران و نظارت بر میزان خستگی رانندگان کامیون و اپراتورهای ماشین‌های سنگین است. این دستگاه‌ها سیگنال‌های هشدار برای موقعیت‌های بالقوه خطرناک ارسال می‌کنند، در نتیجه خطرات کاهش یافته و از حوادث جلوگیری می‌شود.

شناسایی فرکانس رادیویی[۱]

شرکت‌های معدنی به طور فزاینده‌ای به برچسب‌های RFID روی می‌آورند تا افراد و دارایی‌های خود را در زیر زمین ردیابی کنند. این برچسب‌های سبک وزن و ارزان برای تعیین دقیق موقعیت کارگران و تجهیزات در لحظه و در عین حال ردیابی حرکات آن‌ها استفاده می‌شود. از کاربردهای سیستم‌های RFID می‌توان نظارت بر الگوهای استفاده از تجهیزات سنگین را نام برد که با برچسب‌گذاری آن‌ها، به زمان‌بندی تعویض قطعات و بهینه‌سازی تعمیر و نگهداری تجهیزات کمک می‌شود. حسگرهای تعبیه شده بی‌سیم و ردیاب‌های GPS، از باتری‌هایی استفاده می‌کنند که می‌توانند انرژی کافی برای بیش از ۵۰ روز مداوم را تامین کنند. ابزارهای استخراج دیجیتال، به ویژه حسگرهای ژئوفیزیکی، اغلب برای مقاومت در برابر شرایط سخت طراحی شده‌اند تا بتوانند با شرایط محیطی معادن بدون آسیب یا تخریب کار کنند.

رباتیک و اتوماسیون

فناوری‌های خودمختار ابزار جدیدی برای ایمنی در معادن به‌شمار می‌روند و در عین حال کارایی عملیات را نیز افزایش می‌دهند. از کامیون‌های خودران گرفته تا حمل و نقل رباتیک، حفاری و سایر فرآیندها، تجهیزات خودمختار با حذف کارگران از محیط‌های خطرناک، ایمنی را افزایش می‌دهند. ربات‌ها و کامیون‌های خودران نمونه‌ی بارزی از پیشرفت‌های معدنی مبتنی بر فناوری هستند که ضمن افزایش ایمنی کارگران، مصرف سوخت را تا ۱۳ درصد کاهش و در نتیجه عملکرد زیست‌محیطی را تا ۱۳ درصد بهبود بخشیده‌اند.

هواپیماهای بدون سرنشین

پهپادها با جمع‌آوری تصاویر از مناطقی که ورود بازرسان انسانی به آن‌ها امن نیست به تولید مدل‌های دیجیتالی می‌پردازند. از این‌رو، پهپادها جایگزین انسان در کارهای فشرده‌ی بررسی، بازرسی و نقشه‌برداری معادن محسوب می‌شوند.

شبیه‌سازهای محل کار

شبیه‌سازهای محل کار به طور فزاینده‌ای در سراسر صنعت معدن به کار گرفته می‌شوند تا آموزش‌های حین کار را به معدنچیان بی‌تجربه در یک محیط مجازی ارائه دهند، بدون این‌که آن‌ها در معرض خطر قرار گیرند. علاوه‌براین، نمایشگرهای واقعیت افزوده به کارگران معدن این امکان را می‌دهند که از همکاران با تجربه در هر نقطه از جهان پشتیبانی و راهنمایی‌های تخصصی دریافت کنند.

مدل‌سازی سه بعدی

یکی دیگر از ابزارهای دیجیتالی که استخراج را ایمن‌تر می‌کند مدل‌سازی سه بعدی است. شرکت‌های معدنی می‌توانند از این فناوری برای بررسی مناطق زیرزمینی در مرحله اکتشاف و نقشه‌برداری سایت استفاده کنند. به‌این ترتیب، کارگران انسانی را از مناطق زیرزمینی ناشناخته و ناامن دور نگه می‌دارند.

کلان داده‌ها

کلان داده‌ها به دلایل خوبی در صدر فهرست ایمنی دیجیتال قرار دارند. پیش‌بینی حوادث معدنی با ترکیب داده‌های اولیه درونی و بیرونی امکان‌پذیر می‌شود:

• داده‌های درونی شامل: داده‌های تعمیرات و نگهداری، برنامه‌ریزی، استانداردهای ایمنی، داده‌های حوادث و مشاهدات و داده‌های حاصل از تجهیزات مخابراتی و پوشیدنی در این زمینه است.
• داده‌های بیرونی مانند: آب و هوا، داده‌های مکانی، معیارها و استانداردهای صنعتی و غیره می‌باشد.

لازم است که شرکت‌های معدنی از داده‌های خود در برابر شرکت‌های رقیب و هکرها محافظت ‌کنند. یکی از راه‌های متداول حفاظت از داده‌ها، استفاده از سیستم‌های جمع‌آوری داده در محل است زیرا شبکه بی‌سیم حسگرهای ژئوفیزیکی آن‌ها در منطقه‌ای در سایت‌های تحت نظارت متمرکز می‌شوند. این بدین معنی است که هم هکرها نمی‌توانند به شبکه دسترسی پیدا کنند و هم داده‌های مهمی‌که اپراتورها برای نظارت بر حوادث نیاز دارند در دسترس هستند.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می‌توانند به شرکت‌های معدنی کمک کنند تا با تشخیص علائم خرابی تجهیزات، نه تنها هزینه‌های تعمیر را کاهش دهند، بلکه احتمال هرگونه خطری را برای اپراتورها پیش‌بینی کنند.

سیستم‌های مانیتورینگ

سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته شرکت‌های معدنی را قادر می‌سازد تا مصرف انرژی و آب را در لحظه ارزیابی وتنظیم کنند. مانیتورهای منطقه‌ای هم از شبکه‌های مش برای شناسایی وهشدار نسبت به خطرات جدید در محیط کار استفاده می‌کنند.

دوقلوی دیجیتال

شرکت‌های استخراج پیشرو در حال ساخت دوقلوهای دیجیتالی هستند تا به سرعت موقعیت‌های مختلف را آزمایش و عملیات استخراج را هوشمندتر کنند. دوقلوهای دیجیتال کپی مجازی دارایی‌های فیزیکی، فرآیندها و سیستم‌ها هستند. دوقلوهای دیجیتال از هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی و تحلیل‌گری برای ارائه مدل‌های شبیه‌سازی استفاده می‌کنند و به‌طور مداوم توسط همتای فیزیکی یا «دوقلوی» خود به‌روزرسانی می‌شوند. دوقلوهای دیجیتال به اپراتورهای معدن اجازه می‌دهند تا داده‌های حاصل از حسگرهای هوشمند و اتصالات ماشینی را ارزیابی و تفسیر کرده و خطرات و رویدادهای نامطلوب را به طور کامل کنترل کنند.

سیستم‌های هشدار مجاورت

از فرستنده‌های ثابت در معادن سیگنال‌هایی به عنوان هشدارهای دیداری، شنیداری و ارتعاشی به کارگران مخابره می‌شود تا از قرار گرفتن در محدوده تجهیزات خطرناک مطلع شوند.

حسگرهای بی‌سیم متان

متان گازی بسیار خطرناک، قابل اشتعال، بی‌بو و بی‌رنگ است که در طول فرآیند استخراج آزاد می‌شود. به همین دلیل در بسیاری از عملیات معدنی به عنوان یک نگرانی مطرح می‌باشد. تجهیزات تشخیص متان در معادن به کاهش تعداد حوادث مرگبار در سایت‌های سراسر جهان کمک خواهد کرد.

سیستم نظارت بر گرد و غبار

گرد و غبار از دو جهت خطرناک است؛ یکی خطرات ناشی از استنشاق سیلیس یا زغال سنگ که منجر به یک بیماری ریوی طولانی مدت می‌شود و دیگری، خواص انفجاری و گرد و غبار موجود در هوا. دستگاه‌ سنجش گرد و غبار، داده‌های حاصل از ذرات گرد و غبار موجود در هوا را تحلیل می‌کند و به کارگران هشدار می‌دهد که مکان آلوده را ترک کنند.

دوربین‌های خود تمیز شونده

همیشه آرزوی اپراتورهای معدن این بوده است که بتوانند دیدی کامل از محیط معدن داشته باشند. داده‌های حسگر، زمانی که با داده‌های مکانی و مدل‌سازی سه‌بعدی ترکیب می‌شوند، می‌توانند بینش‌های قدرتمندی را ارائه دهند، اما گرد و غبار و سایر عوامل محیطی، همیشه استفاده از دوربین‌ها را دشوار کرده است. تکنولوژی دوربین سنتی به راحتی می‌تواند توسط گرد و غبار پوشیده شده و بی‌فایده باشد. در حالی‌که دوربین‌های خود تمیز شونده به حفظ خط دید مهندسین معدن کمک می‌کنند و منجر به افزایش آگاهی و ایمنی کارگران معدن می‌شوند.

 

[۱]  RFID: Radio-frequency identification

 

منابع:

• ۷ EXAMPLES OF MODERN MINING SAFETY TECHNOLOGY. https://www.excelsensetechnologies.com/
• Make mine safer: how digital can enhance health and wellbeing in the mining industry. https://www.orange-business.com/
• Pandurang Dalvi, V. V. (2022). Transforming mining safety with enterprise digital twin. https://www.tcs.com/
• Wozniakowski-Zehenter, M. (2023). MANAGEMENT: DIGITALISATION AND
• Safety in mining – the digital way. https://www.intellipermit.com/
• Birch, S. (2023). Investment in safety-related mining technology rising. https://miningdigital.com/.(2022). Smart Mines: The 6 Benefits of Making Your Mine Digital. https://www.worldsensing.com/

مقالات مرتبط:

تحول دیجیتال چیست؟

صنعت ۴٫۰ (انقلاب صنعتی چهارم) چیست؟

فرصت های تحول دیجیتال در صنعت معدن

سخنرانی در همایش بین‌المللی تحول دیجیتال در صنعت فولاد و معدن