اینترنت اشیا؛ عصای دست معدن‌کاران

به گزارش می‌متالز، یکی از صنایعی که اینترنت اشیا توانسته تحولات چشمگیری را ایجاد کند، معدن و صنایع معدنی است. باتوجه به محدودیت‌ها و سختی‌های این صنعت، استفاده از فناوری اینترنت اشیا به‌منظور بهبود عملکرد، کاهش هزینه‌ها و افزایش ایمنی بیشتر در معدن‌ها امری ضروری به حساب می‌آید. سنسور‌های هوشمند برای اندازه گیری و مانیتورینگ اطلاعات محیطی، استفاده از راهبرد‌هایی مانند تحلیل داده‌ها و هوش‌مصنوعی به‌منظور بهبود فرآیند‌های تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی عملکرد، دستیابی به سیستم‌های اتوماسیون پیشرفته و استفاده از روبات‌هایی هوشمند به‌منظور افزایش ایمنی بیشتر و... همه نوآوری‌هایی هستند که به وسیله اینترنت اشیا در معادن امکان‌پذیر شده‌است. استفاده از اینترنت اشیا در معادن می‌تواند به شرکت‌ها کمک کند تا این چالش‌ها را بهبود بخشند و به سرعت به نتایج مثبتی دست‌یابند. این مقاله از خبر گزاری (Mining technology) به بررسی این نوآوری‌ها و بیم و امید کاربرد آنها خواهد پرداخت.

استخراج هوشمند

با کاهش عیار سنگ، پراکندگی ذخایر و افزایش هزینه ها، صنعت معدن تحت فشار فزاینده‌ای برای بهبود کارآیی است. هوش‌مصنوعی (AI)، محاسبات ابری و اینترنت اشیا تنها برخی از فناوری‌های نوآورانه‌ای هستند که می‌توانند به افزایش کارآیی، بهره وری و ایمنی در سایت کمک کنند. به‌عنوان مثال می‌توان به حفاری خودکار، کامیون‌های خودران و تعمیر و نگهداری پیشگیرانه اشاره کرد. با استفاده از فناوری پیشرفته و راه حل‌های اتصال، مانند دستگاه‌های ۵ G، حسگر‌ها و نرم افزار نصب شده بر روی وسایل نقلیه و سخت‌افزار، شرکت‌های معدن می‌توانند به نظارت در زمان واقعی و کنترل بهتر فرآیند استخراج دست‌یابند. علاوه‌بر این، دستگاه‌هایی مانند فناوری پوشیدنی و حسگر‌های مجاورت، می‌توانند شاخص‌های ایمنی را در عملیات استخراج افزایش دهند و درعین حال داده‌هایی را در مورد وضعیت تجهیزات، خطرات احتمالی ایمنی و عوامل محیطی فعلی ارائه دهند. علاوه‌بر این، فناوری‌های اینترنت اشیا به شرکت‌های معدنی این امکان را می‌دهند که گردش کار را خودکار کرده، کارآیی را بهبود بخشند و هزینه‌ها را کاهش دهند. فناوری اینترنت اشیا همچنین با نظارت بر تجهیزات و مدیریت شرایط محیطی در سایت‌های معدن، از جمله آلاینده‌های هوا، کارآیی تجهیزات، انتشار کنترل‌شده فاضلاب و همچنین ایمنی کارگران، به شیوه‌های معدن‌کاری پایدارتر کمک می‌کند.

بااین‌حال، درحالی‌که اینترنت اشیا مزایای زیادی برای صنعت معدن به‌همراه دارد، چالش‌هایی را نیز به‌همراه دارد و پذیرش اینترنت اشیا در معادن هنوز به‌طور کامل توسعه نیافته است. علاوه‌بر این، افزایش اتصال عملیات معدن‌کاری مستلزم اقدامات امنیتی سایبری قوی است که شرکت‌ها باید روی آن سرمایه‌گذاری کنند تا در‌برابر اقدامات خرابکارانه سایبری محافظت شوند.

چن ونفنگ، مدیر ارشد بازاریابی واحد تجاری ماینینگ هوآوی و بخشی از تیم اختصاصی هوآوی است. وی می‌گوید: احداث معدن آسان نیست، زیرا مخاطرات محیط‌زیستی بسیار زیادی دارد؛ بنابراین باید درنظر گرفت که چگونه می‌توانیم از فناوری ارتباطی ۵ G برای کمک استفاده کنیم. تنها در چین بیش از دو‌میلیون کارگر معدن وجود دارد و بیشتر در تونل‌ها و برخی تا عمق هزار متری کار می‌کنند که همچنین بسیار‌گرم و ناراحت کننده است.

اما اگر آنها بتوانند از راه دور کار کنند چه؟ کارگران می‌توانند دور از سایت زندگی کنند و در یک دفتر یا اتاق عملیات از راه دور کار کنند، سپس می‌توانند ماشین‌آلات را از راه دور کنترل کنند. در طول سه سال‌گذشته، شبکه ۵G در بیش از ۵۰۰ معدن در چین، مستقر شده‌اند.

چن اظهار می‌کند؛ استفاده از فناوری اینترنت اشیا به کمبود نیروی کار نیز کمک می‌کند و جوانان را تشویق می‌کند تا استخراج معدن را به‌عنوان شغل انتخاب کنند. جدیدترین تکنولوژی صنعت را از کلیشه قدیمی کثیف و خطرناک‌بودن دور می‌کند. اکنون برخی از فارغ التحصیلان دانشگاهی چین با پیشینه IT و کامپیوتر به‌کار در معدن علاقه‌مند هستند. تحقیقات GlobalData’s Job Analytics این موضوع را با روند صعودی آگهی‌های شغلی مرتبط با اینترنت اشیا طی چند سال‌گذشته تایید می‌کند. ازآنجا‌که اینترنت اشیا و هوش‌مصنوعی اغلب مکمل یکدیگر هستند، این رشد در استخدام اینترنت اشیا می‌تواند با افزایش علاقه به هوش‌مصنوعی پس از راه‌اندازی سرویس‌های هوش‌مصنوعی مانند ChatGPT در نوامبر ۲۰۲۲ مرتبط باشد، درحالی‌که فناوری اینترنت اشیا داده‌های حسگر را جمع آوری می‌کند، الگوریتم‌های هوش‌مصنوعی این داده‌ها را تجزیه وتحلیل می‌کنند تا فرآیند اتوماسیون را بهبود ببخشند و فرآیند‌های استخراج را کارآمدتر کنند.

نکته قابل‌تامل اینکه یکی از علل شایع تصادفات چین خستگی ناشی از رانندگی در یک محیط پیچیده معدنی شناخته شده‌است. بااین‌حال، با استفاده از راه حل‌های ویدئویی IoT، ۵ G و HD برای نظارت بر ماشین‌آلات و کارگران، چنین حوادثی را می‌توان تا حد زیادی کاهش داد. علاوه‌بر این، برای امکانات کاملا مکانیزه، حتی در مناطق ۱۰۰متری زیر زمین، فناوری ۵.۵ G، با بیش از ۱۰۰دوربین HD، برای بارگذاری فوق العاده سریع اطلاعات قابل استفاده است. این راه حل هوشمند ۵.۵ G با استفاده از فناوری هوش‌مصنوعی برای ساخت ویدئو‌های پانوراما، بررسی تصاویر داخل معادن از هر زاویه‌ای امکان‌پذیر می‌شود. بهبود محیط کاری معدنچیان، بازدهی کاری را بهبود می‌بخشد و حجم کاری اپراتور‌ها را کاهش می‌دهد. با همین‌رویه می‌توان از بروز حوادث داخل سایت یا تصادفات جادگی کارگران جلوگیری کرد.

آینده IOT در معادن

مخارج جهانی اینترنت اشیا در سال‌۲۰۲۰ به‌شدت رشد کرد و از یک‌میلیارد دلار در سال‌۲۰۱۹ به ۱.۴‌میلیارد دلار در سال‌۲۰۲۰ افزایش یافت. انتظار می‌رود، تا سال‌۲۰۲۵ به ۱.۹‌میلیارد دلار برسد. این هزینه‌ها از مرحله اکتشاف در مراحل اولیه فرآوری مواد معدنی را شامل می‌شود. دستگاه‌هایی مانند پهپادها، گجت‌های پوشیدنی، حسگر‌های تشخیص مجاورت بر روی ماشین‌آلات خودران و اسکنر‌هایی برای شناسایی درجه‌های مختلف سنگ‌معدن و تغذیه این اطلاعات از طریق زنجیره ارزش معدن، همگی می‌توانند دستاورد‌های کوچک، اما بسیار مفیدی در معادن داشته باشند.

رهبران معدنی اینترنت اشیا

کاهش قیمت حسگر‌ها و بهبود قدرت محاسباتی به استخراج کنندگان کمک می‌کند تا اینترنت اشیا را در کل زنجیره ارزش پیاده سازی کنند. استفاده از داده‌های ماشین‌ها برای بهبود بهره وری و کارآیی به نوبه خود می‌تواند به کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای کمک کند. شرکت‌های پیشرو آنهایی هستند که از هواپیما‌های بدون‌سرنشین، وسایل نقلیه خودران و ماشین‌آلات استفاده می‌کنند و داده‌ها را در سراسر زنجیره ارزش استخراج جمع آوری و استفاده می‌کنند تا عملیات را بهبود بخشند. برخی از رهبران این صنعت همچنین از فناوری پوشیدنی برای افزایش ایمنی استفاده می‌کنند و شبکه‌های اتصال خصوصی در سایت معدن برای بهبود همکاری و ارتباطات و همچنین تسهیل عملیات معدن‌کاری استفاده از دستگاه‌های IoT را در دستور کار قرار داده‌اند.

چند شرکت پیشرو در استفاده از اینترنت اشیا در عملیات معدن‌کاری عبارتند از: Anglo American، AngloGold Ashanti، Barrick Gold، BHP، Freeport McMoRan، Fortescue Metals، Newmont، Teck Resources و Vale.

از جمله تامین کنندگان نرم افزار و سخت‌افزار اینترنت اشیا در معدن و صنایع معدنی می‌توان به: ABB، Caterpillar، Emesent، Epiroc، Fatigue Science، Guardhat، Hexagon، Komatsu، Sandvik، SymboticWare و Trimble اشاره کرد.

بااین‌حال استفاده از اینترنت اشیا در معادن با چندین چالش مواجه است که دو مورد از آنها بررسی می‌شود.

چالش اول: روند‌های نظارتی

مقررات امنیتی چندپاره موجود مانع بزرگی برای پذیرش فناوری اینترنت اشیا است. رشد سریع بازار اینترنت اشیا چندین نگرانی امنیتی را ایجاد‌کرده‌است که معمولا حول محور فقدان مقررات و استاندارد‌های مشترک اینترنت اشیا است. قوانینی که امنیت اینترنت اشیا را پوشش می‌دهد، به‌عنوان مجموعه‌ای چندپاره از قوانین باقی‌مانده است. با رشد استقرار اینترنت اشیا، دولت‌ها شروع به تمرکز بر روی این موضوع کرده‌اند و اقدامات حاکمیتی جدید در حال افزایش است. در ماه مه ۲۰۲۰، موسسه ملی استاندارد‌ها و فناوری ایالات‌متحده (NIST) دستورالعمل‌های مربوط به فعالیت‌های امنیت سایبری بنیادی برای تولیدکنندگان دستگاه‌های اینترنت اشیا را منتشر کرد. به‌طور مشابه، موسسه استاندارد‌های ارتباطات از راه دور اروپا (ETSI) یک راهنمای مشخصات فنی در مورد امنیت سایبری برای بخش مصرف‌کننده اینترنت اشیا منتشر کرده‌است که اقدامات امنیتی پیشرو برای دستگاه‌های اینترنت اشیا مصرف‌کننده را تشریح می‌کند.

یکی از حیاتی‌ترین ابتکارات دولت، قانون بهبود امنیت سایبری اینترنت اشیا ایالات‌متحده بود که در دسامبر۲۰۲۰ امضا شد. تا زمانی‌که تنظیم کننده‌ها تلاش‌ها را برای توافق بر سر استاندارد‌های بین‌المللی امنیت اینترنت اشیا هماهنگ کنند، اکوسیستم‌های اینترنت اشیا همچنان بسیاری از شرکت‌ها را در معرض سطوح بالای خطرات امنیتی قرار خواهند داد، بنابراین کشور‌ها هرچه سریع‌تر باید قوانین مربوط به جهان دیجیتال و هوشمند را با درنظرگرفتن این نکته که نباید مانعی بر سر راه پیشرفت این نوع از فناوری‌ها باشند، تدوین کنند.

چالش دوم: عملکرد دوگانه در کاهش خطرناک

جمله قدیمی که «اگر بتوانید آن را اندازه گیری کنید، می‌توانید آن را مدیریت کنید» بسیار در بخش معدن کاربرد دارد و تصمیم‌گیرندگان امروز معادن را مجبور کرده‌است تا از یک خانواده کامل از فناوری‌های جمع آوری و پردازش داده‌ها برای ارائه اطلاعات موردنیاز خود استفاده کنند. با استقرار حسگر‌ها در مناطق خطرناک یا خودکار‌کردن وظایف، معدنچیان را می‌توان از موقعیت‌های بالقوه خطرناک دور نگه داشت. این شامل نظارت بر ریزش سنگ، نشت گاز و سایر خطرات زیست‌محیطی است.

همچنین انتقال سریع داده‌ها از حسگر‌ها امکان نظارت بهتر بر تجهیزات، پرسنل و محیط کلی معدن را فراهم می‌کند و پاسخ‌های پیشگیرانه به مسائل احتمالی را قبل از تشدید آنها ممکن می‌سازد. از طرف دیگر معدنچیان می‌توانند به پوشیدنی‌هایی مجهز شوند که موقعیت مکانی، علائم حیاتی و قرارگرفتن در معرض شرایط مضر را ردیابی می‌کنند و امکان واکنش سریع‌تر در صورت بروز حوادث یا شرایط اضطراری را فراهم می‌کنند.

سخت‌افزار اینترنت اشیا نسبت به فناوری‌های سنتی کوچک‌تر و ساده‌تر است، معمولا هزینه کمتری دارد و اغلب می‌تواند دسترسی از راه دور به بانک‌های داده، از انواع مختلف را فعال کند. پرکاربردترین نمونه‌های مورداستفاده در بخش معدن جهانی به قلمرو پیشرفته‌تر نظارت بر وضعیت کارخانه‌ها مانند کامیون‌های حمل‌ونقل، نوار نقاله‌ها و سنگ شکن‌ها مربوط می‌شود. اپراتور‌های این ماشین‌های گران، حساس و حیاتی با داشبورد‌هایی که مجموعه‌ای از داده‌های مربوط به دما، ارتعاش و تنش را نمایش می‌دهند، آشنا هستند. آنها برای بهینه‌سازی توان عملیاتی و به‌عنوان مبنای برنامه ریزی تعمیر و نگهداری تجهیزات به این فناوری‌ها تکیه می‌کنند.

از طرف دیگر تجربه آمریکای‌لاتین شبهاتی را ایجاد‌کرده‌است. ازآنجا که فناوری اینترنت اشیا به‌طور فزاینده‌ای توسط شرکت‌های استخراج معدن آمریکای‌لاتین مورداستفاده قرار می‌گیرد، کارشناسان ظرفیت آن را برای اطمینان از ایمنی استخراج کنندگان زیر سوال می‌برند. آمریکای‌لاتین که نیمی از لیتیوم جهان را در خود جای داده است، مکررا به‌عنوان کلید انتقال انرژی سبز - ادعایی که با سرمایه‌گذاری سرسام آور در صنعت معدن منطقه پشتیبانی می‌شود - تبلیغ می‌شود.

دیوید کورتز، مدیر تحقیق و تجزیه وتحلیل در GlobalData Mining می‌گوید؛ درحالی‌که ظرفیت استفاده از اینترنت اشیا در حال افزایش است، کاربرد آن توسط شرکت‌های استخراج برای ایمنی کارگران متفاوت است.

در آمریکای‌لاتین، شرکت‌های معدنی متعدد و استارت‌آپ‌های فناوری به‌منظور ایمنی کارگران به اینترنت اشیا منشعب شده‌اند، اما فراوانی تصادفات مرگبار، سازمان‌های دولتی را وادار به انجام تحقیقات متعدد کرده‌است. خوزه ریس، بنیان‌گذار و مدیرعامل استارت‌آپ اینترنت اشیا ویگالب مستقر در سانتیاگو، معتقد است نگرش نسبت به ایمنی کارگران در حال بهبود است.

ریس می‌گوید: «شرکت‌های بزرگ معدنی، حداقل در شیلی، تمرکز زیادی بر ایمنی دارند. به‌عنوان مثال، کودلکو سال‌گذشته تعدادی تلفات معدنچی داشت و پس از آن من با آنها در مورد راه حل‌های اینترنت اشیا برای نظارت بر موقعیت یا وضعیت سلامت کارگران تماس گرفتم، پس از کشته شدن سه کارگر در معادنش در مدت یک ماه در سال‌۲۰۲۲ و دو کارگر در چوکیکاماتا - بزرگ‌ترین معدن روباز مس جهان - کودلکو برای بهبود سیاست‌های ایمنی، با فشار زیادی مواجه شد.»

تحقیقات در سراسر شیلی، پرو، کلمبیا و مکزیک، ریس را به این نتیجه رسانده است که در آمریکای‌لاتین، «تمرکز بر ایمنی وجود دارد، اما صنعت معدن یک صنعت خطرناک است.»

در ایالت کوآهویلا مکزیک که ۹۹‌درصد زغال‌سنگ مکزیک را تامین می‌کند، سوابق تاریخی که توسط خانواده قربانیان نگهداری می‌شود نشان می‌دهد که از زمان شروع استخراج زغال‌سنگ بیش از ۳۱۰۰معدنچی جان خود را ازدست داده اند. در سال‌۲۰۲۲، ده معدنچی پس از حفاری که منجر به ریزش تونلی در معدن «ال پینابته» کوآهویلا شد، جان‌باختند. مالک لوئیس رافائل گارسیا لونا آکونا متعاقبا دستگیر شد، اما تلفات در کشور‌های معدنی دیگر همچون آفریقای‌جنوبی و استرالیا کمتر از مکزیک است. درحالی‌که تلفات محسوسی در آفریقای‌جنوبی و استرالیا وجود دارد، شرکت‌های استخراج معدن در این کشور‌های غنی از مواد معدنی به‌عنوان پیشروان صنعت در پیاده سازی اینترنت اشیا برای اهداف ایمنی و بهره وری معرفی می‌شوند. کورتز توضیح می‌دهد: «معادن هوشمند آفریقای‌جنوبی به طورکلی در تشخیص خستگی، جلوگیری از تصادفات و فناوری‌های پوشیدنی پیشرو هستند، درحالی‌که معادن استرالیا در سرمایه‌گذاری در پهپاد‌ها پیشتاز بودند.»

منبع: دنیای اقتصاد