حسگر‌ها پایه و اساس صنعت معدن هوشمند هستند

به گزارش می‌متالز، امروزه در سرتاسر جهان برای کاهش اثرات اجتماعی و زیست‌محیطی، ترویج استفاده بهینه از آب، کاهش ردپای انتشار کربن، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، کاهش ضایعات معدنی و به حداقل رساندن خطرات حوادث و تلفات در معادن، نظارت بر جنبه‌های مربوط به پایداری و ایمنی در فعالیت‌های معدنی در اولویت قرار دارد.

در این زمینه، پیاده‌سازی فناوری‌های حسگر، جایگزین جذابی برای صنعت معدن در شرایط دیجیتالی‌سازی کنونی است.

برای داشتن یک معدن دیجیتال، وجود حسگر‌ها ضروری است و پایه و اساس این صنعت را تشکیل می‌دهد.

گروهی از پژوهشگران بین‌المللی با همکاری «سیدمیلاد کماری‌زاده‌اصل» از دانشگاه پلی‌تکنیک کاتالونیا در اسپانیا در مقاله‌ای تحت عنوان «فناوری‌های حسگر کم‌هزینه برای نظارت بر پایداری و مسائل ایمنی در فعالیت‌های معدنی: پیشرفت‌ها، شکاف‌ها و جهت‌گیری‌های آینده در دیجیتالی‌سازی برای استخراج هوشمند» به بررسی این موضوع پرداخته‌اند.

آنها می‌گویند برای ایجاد تحول دیجیتالی سریع‌تر، قابل اعتمادتر و عظیم‌تر، راه‌حل‌های فناوری شامل توسعه و استقرار حسگر‌های کم‌هزینه می‌تواند به دستیابی به این اهداف کمک کنند.

این مطالعه به سرپرستی کارلوس کاسیوتولو (Carlos Cacciuttolo) بر روی مطالعه وضعیت پیاده‌سازی فناوری حسگر‌های کم‌هزینه برای نظارت بر جنبه‌های پایداری و ایمنی در فعالیت‌های معدنی، از طریق بررسی متون علمی تمرکز دارد. روش به کار رفته در این مقاله با استفاده از دستورالعمل‌های موارد گزارشگری ترجیحی برای بررسی‌های سیستماتیک و فراتحلیل (PRISMA) و ایجاد نقشه‌های علمی انجام شده است.

محققان در این مطالعه برای این کار، یک فرآیند روش‌شناختی متشکل از سه مرحله را به اجرا درآوردند.

ابتدا تجزیه‌وتحلیل کتاب‌سنجی به عنوان یک روش کمّی انجام شد. کتاب‌سنجی نوعی روش پژوهش در علوم کتابداری و اطلاع‌رسانی است که به مطالعه یا سنجش کمّی متون و اطلاعات می‌پردازد.

سپس بررسی سیستماتیک مقالات به عنوان یک روش کیفی انجام شد و پس از آن بررسی ترکیبی به عنوان روشی برای ادغام یافته‌های موجود در مراحل اول و دوم صورت گرفت.

سرانجام با توجه به نتایج به دست آمده، پیشرفت‌های اصلی، شکاف‌ها و جهت‌گیری‌های آتی در پیاده‌سازی فناوری‌های حسگر کم‌هزینه برای استفاده در استخراج هوشمند معادن نشان داده شده است.

در این مطالعه جنبه‌های تحول دیجیتال برای اندازه‌گیری داده‌ها با حسگر‌های کم‌هزینه با نظارت در لحظه، استفاده از سیستم‌های شبکه بی‌سیم، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی، دوقلو‌های دیجیتال و اینترنت اشیا در میان سایر فناوری‌های عصر مدرن مورد بحث قرار گرفته است.

پژوهشگران می‌گویند: انقلاب و دگرگونی دیجیتال به همه بخش‌ها می‌رسد و در میان آنها به صنعت معدن نیز می‌رسد. این شامل دیجیتالی کردن فرآیند‌های کنترل و عملیات در زنجیره با استفاده از حسگرها، ادغام آنها در تجهیزات سنتی (تجهیزات موجود) و گرفتن داده‌ها از آنها و اعمال پردازش داده‌ها با نرم‌افزار است که امروزه این امکان وجود دارد.

محققان افزوند: چشم‌انداز ما به عنوان نویسندگان این مقاله این است که در آینده‌ای نزدیک، یک عملیات استخراج هوشمند و متصل ایجاد شود که حجم عظیمی از داده‌های گرفته شده توسط حسگر‌ها را پیش‌بینی کند و نتیجه آن نیز یکپارچه‌سازی کامل، سیستماتیک و مبتنی بر عملیات یادگیری ماشینی خواهد بود که سطوح کاملا جدیدی از امنیت، ثبات و قابلیت پیش‌بینی را ارائه می‌دهد و به طور قابل‌توجهی عدم قطعیت‌هایی را که به طور سنتی مشخصه استخراج امروزی است، کاهش می‌دهد.

در ادامه این مقاله آمده است: یکی از چالش‌های معدن‌کاری، به حداکثر رساندن تولید با در نظر گرفتن نسبت فلز به سنگ معدن، کاهش هزینه‌های سرمایه‌ای و هزینه‌های عملیاتی، افزایش سطح ایمنی در کار‌های روزمره و در عین حال به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی است.

استفاده از فناوری‌های هوشمند به این صنعت اجازه می‌دهد تا بهره‌وری خود را با کاهش یا حذف منابع مختلف و در عین حال کاهش خطرات بهبود بخشد. با این کار از یک سو برنامه‌ریزی و هماهنگی فعالیت‌ها به منظور کاهش عدم اطمینان ناشی از نیرو‌های خارجی بهبود می‌یابد و از سوی دیگر، تغییرپذیری عملکرد فرآیند‌های صنعتی (معدنی - متالورژی) کاهش می‌یابد.

برای اینکه کشور‌های استخراج‌کننده بتوانند از فرصت‌های استخراج هوشمند به طور کامل استفاده کنند، نه تنها پیشرفت در توسعه زیرساخت‌های دیجیتال، فناوری‌ها و مدیریت داده‌ها ضروری است، بلکه چالش‌های مرتبط با مدیریت و هماهنگی ذی‌نفعان نیز باید حل شود.

استفاده از حسگر‌های ارزان قیمت در صنعت معدن، آن را برای کارگران ایمن‌تر می‌کند، عملیات معدنی قابل پیش‌بینی را ممکن می‌کند و یک محیط کارآمد برای سیستم‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات و دستگاه‌های سنتی و مدرن ارائه می‌دهد. همچنین کاهش مداخلات انسانی را محقق و امکان نظارت را فراهم می‌کند.

با توجه به یافته‌های به دست آمده در این پژوهش می‌توان نتیجه گرفت که جامعه علمی هزینه‌های فناوری‌های حسگر را گزارش نمی‌کند. به منظور محک زدن و همچنین ایجاد رقابت‌پذیری و انبوه‌سازی این فناوری‌های حسگر لازم است هزینه‌های اجرا در شرایط مختلف گزارش شود.

شرکت‌های معدنی برای محافظت از سلامت و ایمنی کارگران، فناوری‌هایی را برای کاهش تعداد افراد در محل و افزایش توانایی بهره‌برداری از راه دور از معادن سرعت بخشیده‌اند. از این رو، ایجاد معادن هوشمند، سبز و پایدار به تدریج در صنعت جهانی مورد اجماع واقع شده است و در سال‌های اخیر شاهد پیشرفت سریع در استخراج هوشمند بوده‌ایم.

فناوری‌های پیشرفته مانند اینترنت اشیا (IoT)، داده‌های بزرگ، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی، اینترنت ۵G، محاسبات پیشرفته و واقعیت مجازی، توسعه هوشمند صنعت معدن را تا حد زیادی ارتقا داده‌اند و سطح پایداری عملیات‌های معدنی را بهبود بخشیده‌اند؛ بنابراین می‌توان گفت که صنعت معدن جهان در حال تجربه یک انقلاب جدید است.

در نهایت، صنعت معدن در این زمینه با چالش بازنگری در فرآیند‌های تولید خود و پتانسیل ایجاد نوآوری در سیستم‌های تولید در مقیاس بی‌سابقه، افزایش بهره‌وری، ایجاد تأثیر مثبت و پایدار در مناطقی که در آن مستقر هستند، تجسم مجدد روش انجام استخراج و استفاده از عناصر کلیدی مانند مس، لیتیوم و عناصر کمیاب خاکی برای اجرای فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، بهبود رفاه مردم و مراقبت از اکوسیستم‌های زمین و کاهش تغییرات آب و هوایی مواجه است.

این مقاله در این پیوند قابل دسترسی است.

منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)