Table of Contents
إن عمليات التعدين تضغط باستمرار على حدود التحمل البشري والموثوقية الآلاتية، التي تقع في كثير من الأحيان في بيئات الأرض الأكثر معاقبة، ومن حرارة الارتداد الاسترالي إلى التون المتجمد في شمال كندا، ومن المواقع العالية العرض في الأنديز إلى قاعات عميقة تحت الأرض مليئة بالغازات التآكلة، أصبحت النظم الآلية ضرورية الآن للسلامة والإنتاجية والاختلال المستمر.
فهم التحديات البيئية البالغة القسوة
وقبل تصميمها من أجل التكيف، يجب على المهندسين أن يصفوا تماماً الحمولات البيئية التي ستواجهها معدات التشغيل الآلي للتعدين، وتتفاوت هذه الحمولات تبايناً كبيراً بين العمليات المفتوحة وعمليات تحت الأرض، وكذلك عبر المناطق الجغرافية، وتشمل أشد الإجهاد حرارياً، وعوامل الرطوبة والتآكل، والنزيف من الغبار والجسيمات، والصدمة الميكانيكية أو اليقظة، وكل ضغط يؤثر على الإلكترونيات والمصممة والمواضعفة.
المرحلة القصوى
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة السطحية 50 درجة مئوية (120 درجة ف) أثناء النهار، بينما قد تصل المواد الداخلية المعرضة للإشعاع الشمسي إلى مستويات أعلى بكثير، وعلى العكس من ذلك، فإن الألغام المتجمدة الشمالية أو الألب تواجه درجات حرارة ثابتة تقل عن 40 درجة مئوية (40 درجة مئوية) وتعاني المكونات الإلكترونية مثل المجهزات، ولوازم التشحيم، والعرض من مقاييس الإجهادية الدائمة التي تؤدي إلى حدوث أخطاء في التوقيت.
الهضم والكوروسيون والعرض الكيميائي
وكثيراً ما تجمع الألغام الناقصة الرطوبة العالية (بنسبة 100 في المائة من الرطوبة النسبية) مع وجود ماء من الألغام الحمضية والغازات التآكلية مثل كبريتيد الهيدروجين (H2 ) أو ثاني أكسيد الكبريت (SO)(2) )
الدوقة، الجسيمات، الإبهار
وتولد التعدين كميات كبيرة من الغبار المحمول جواً - سيليكا، وغبار الفحم، وغرامات الركاز التي يمكن أن تتسلل إلى الضواحي، ومراوح التبريد، وأجزاء متحركة من الحرق، وفي البيئات الجافة، يمكن أن يلحق الضرر بأجهزة التكديس الحساسية، وتشمل الحلول مساحات الضبط الايجابي التي تحافظ على التراب، وتضع أجهزة التنظيف في الختم.
Mechanical Vibration and Shock
وتشغل شاحنات الهالونات المستقلة، والحفر، والحمّالين، تُستخدم على أرض غير متماثلة، وتُبث اليقظة المستمرة من خلال الفوضى والإلكترونيات المتصاعدة، وتنتج عن الانفجارات، والصخور، والمعدات الثقيلة حمولات صدمات عالية الجودة، ويجب أن تُجمَّع المكونات المُستخدمة في تصميمات الكبلية، وتُحدِّد كميات من الصواعقعات المُنَّة من خلال أجهزة التفجير المُصْنَّة المُ المُ المُ المُ المُصَةُصَّةُصَةُ المُ المُصْعَةُصْرَةُ المُ المُ المُصَةُرَةُصْعَةُرَةُرَةُصْعَةُرَةُ إلى الْغَةُ إلى الْغَةُ إلى الْعَةُ إلى حدَّةُ إلى حدَّةُصْعَةُصْعَةُرَةُرَةُ المُ المُ إلى الْدَّةُ إلى الْ
استراتيجيات التصميم من أجل المرونة
فالتسهيل ليس سمة واحدة، بل هو ملك للنظام المتكامل يتحقق من خلال خيارات متعمدة في المواد والهيكل والبرامجيات، وتشكل الاستراتيجيات التالية أساس نظم التشغيل الآلي للألغام الدائمة.
اختيار المواد الآلية ومكونها
ويجب اختيار كل عنصر من مكوناته من الموصلات والكابلات إلى أجهزة الكشف والدوائر - من أجل وضع موجز بيئي محدد، كما أن شركات الإنتاج الصناعي (درجة الحرارة) والوصلات العسكرية - المنسوجة، والوصلات ذات القدرة الثابتة - البخارية هي متطلبات أساسية، حيث لا يمكن أن تنجو الأجزاء القياسية، فإن الوحدات المجهزة حسب الطلب (مثلاً، إمدادات الطاقة البلاستيكية المثبتة، والمقاسات البلاستيكية السائلة) ضرورية.
Environmental Sealing and Ingress Protection
وتأتي استراتيجيات الحرق على مستوى عال، حيث يفي جهاز الكشف الخارجي بـ IP65/IP67 (أو IP69K) فيما يتعلق بغسل كميات كبيرة من الغازات والأقراص والموازين المبللة، وتستعمل وحدات الحرق في السلك الصناعي مع الغبار المضلل، وفي داخلها يمكن أن تُستخدم أشكالاً من أشكال السلامة تحت الأرض أو تُستخدم في إطارها أجهزة الصمامات لحماية من التنفُّر.
العزلة والتحلل المثمر
كما أن المهام الأساسية التي تؤديها البعثة مثل تجنب الاصطدام، والتوقف في حالات الطوارئ، وربط الاتصالات - التكرار - الازدواج - إمدادات الطاقة المزدوجة، ومراقبي الضبط المزدوج في تشكيلة ذاتية، وأجهزة الاستشعار الزائدة عن الحاجة تكفل عدم توقف العمليات، بل ينبغي أن تدعم المصانع التحطمية تدهوراً ملحوظاً: إذا فشل جهاز الاستشعار الأولي في الضبط، يمكن للنظام أن يستمر في استخدام أجهزة احتياطية
الإدارة الحرارية بدون الهواء الطلق
فالأفران هي نقطة فشل رئيسية في الألغام المترابة - قماشها وتآكلها وتزولها، وبالتالي فإن العديد من نظم التشغيل الآلي المبسطة للألغام تعتمد تصميمات لا تطاق، وتُستخدم في الترسبات المُحمَّلة بواسطة أجهزة التحكم في المواد الحرارية، وتُجرى الحرارة من خلال أجهزة التحكم في حرارة المركبات، وتُستخدم مواد التحلل السائلي تحت تأثير القاذورات الجامدة، وتُصات الخارجية.
قدرة نظام الطاقة على التكيف والمساندة
وكثيرا ما تعاني مواقع التعدين من طاقة غير مستقرة على الشبكة، مع النسور، والطفرات، والقطع البخرية، ويجب أن تتسامح نظم التلقائية مع هذه التباينات من خلال إمدادات الطاقة البعيدة المدى، وقوامع الفولطية العابرة، ولوازم الطاقة غير المتداخلة التي تتنقل عبر فترات انقطاع قصيرة، أما بالنسبة للمناطق المستقلة النائية، فإن البطاريات الاحتياطية المحلية أو المولدات الصغيرة يجب أن تحافظ على وظائف السلامة الحيوية.
قابلية التكييف والصيانة الافتراضية
كما أن القدرة على التكيف تمتد لتشمل البرمجيات، إذ أن مقاييس التحكم التصحيحية تعدل معايير النظام (مثل عتبات الاستشعار، ومراوح التبريد، والزوابق المربحة) استنادا إلى القراءات البيئية في الوقت الحقيقي، وتسمح عمليات الصيانة الافتراضية باستخدام الآلات في اليقظة، ودرجة الحرارة، والبيانات الحالية لتوقع ارتدائها قبل أن تؤدي إلى الفشل، مثلا، يمكن أن تؤدي الزيادة التدريجية في درجة حرارة السيارات إلى تحديثها.
دراسات الحالة والابتكارات
المبادئ المذكورة أعلاه ليست نظرياً لقد تم إثباتها في بعض أكثر عمليات التعدين المطلوبة في العالم، ففحص عمليات الانتشار في العالم الحقيقي يكشف كيف تترجم خيارات التصميم إلى مكاسب تشغيلية.
Autonomous Haulage in the Arctic
في منجم ديافيك للماس في أقاليم شمال غرب كندا، تهبط درجات الحرارة الشتوية بشكل منتظم تحت -40 درجة مئوية.
مراقبة الممرات في عمليات الصراخ في النحاس
الألغام النحاسية الشيلية، مثل الألغام التي تعمل بـ (كودلكو)، تواجه تآكلا بالغا في الغلاف الجوي من H2 S and SO2 ] التي تم إطلاقها أثناء الغسل، ويجب أن تبقى معدات التشغيل الآلية التي تم تركيبها قرب مواصف الشعلة من التعرض الذي سيدمر الإلكترونيات التقليدية في غضون أسابيع واحدة
مراكز التحكم عن بعد ذات السعة العالية
وفي المناجم المرتفعة الارتفاع في الأنديز (مثلاً، في الرأس الأخضر عند الساعة 00/14)، يقلل الهواء الخفيف من كفاءة التبريد ويزيد من مخاطر تفريغ التارونيات في المعدات ذات الحركة العالية، ويجب أن تُزيل نظم التشغيل الآلي الأداء الحراري وأن تستخدم أجهزة توليد الطاقة الكهربائية المزروعة خصيصاً، وقد نشرت شركة التعدين الرئيسية أجهزة التحكم المنطقي المبرمجة ذات الارتفاعات المخففة مع الحفاظ على القدرة على التهدئة.
التوائم الرقمية لأغراض الصيانة الافتراضية
التكنولوجيا الرقمية المزدوجة تستخدم بشكل متزايد لنموذج صحة أجهزة التشغيل الآلي تحت ظروف متطرفة محاكاة، على سبيل المثال، منجم ريو تينتو لبرنامج المستقبل يخلق نماذج افتراضية للشاحنات والمثقفات المستقلة، تتضمن بيانات بيئية من أجهزة الاستشعار التي تعمل بالأشعة السينية، ويتوقع التوأم عندما يستنسخ مروح التبريد على أساس نماذج تكديس الغبار، أو عندما ينفجر جهاز الاستشعار عن بعد 30 بالمائة من العيار.
أفضل الممارسات للتنفيذ والاختبار
ويجب التحقق من تصميم البيئات القصوى من خلال اختبارات دقيقة تكرّر الظروف الحقيقية للعالم، وتساعد أفضل الممارسات التالية على ضمان أن يؤدي نظام مصمم على الورق في الحفرة.
اختبار التأهيل البيئي
وينبغي أن تخضع المكونات والتجمعات للاختبارات وفقا لمعايير الصناعة، بما في ذلك المعيار الدولي للاختبارات البيئية (الاختبارات البيئية) ورقم التقييم IEC 60529 (تقديرات برنامج العمل الدولي) ورقم قياسي متعدد الأطراف (ML-STD-810) (المقياس العسكري للإجهاد البيئي) والاختبارات المحددة: الصدمات الحرارية، ودورة الحرارة، ودورة الرطوبة، والرذاذمة، والرش الملح، والغبار، والغلاف الجوي، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والصدمات، والاختبار، والاختبار، والاختبار، والاختبارات، والاختبارات، والاختبارات، والاختبارات، والاختبارات، والاختبارات، والاختبارات، والاخت
دال - التقييم الميداني والحرق
وقبل النشر الكامل، ينبغي تركيب مجموعة تجريبية من وحدات التشغيل الآلي في أقسى موقع متاح داخل المنجم، وتتم فترة حروق تتراوح بين ٥٠٠ و ٠٠٠ ١ ساعة تشغيل تحت الحمولة، مقترنة بالرصد المستمر لدرجات الحرارة والرطوبة ومقاييس الأداء، وتكشف عن حالات الفشل المبكر، وتتحقق سجلات البيانات البيئية داخل الضواحي من أن الأختام والتبريد والتدفئة فعالة.
تخطيط دورة الحياة
وحتى أكثر النظم سطوة تتطلب صيانة مقررة، وينبغي أن تشمل الخطط التفتيش الدوري للأختام والغاز، وتنظيف أو استبدال الرش، وتزييف قطع الغيار المتحركة، وتحديثات البرمجيات الجاهزة، وينبغي تخزين مجموعات قطع الغيار للأصناف الحساسة (إمدادات القوى، أجهزة التحكم، أجهزة الاستشعار) في الموقع لتقليل وقت التعطل إلى أدنى حد ممكن، ويمكن تعديل فترات الصيانة بصورة دينامية استنادا إلى بيانات التقويم القائمة على الظروف الحقيقية من نظم رصد الأوضاع.
الاتجاهات المستقبلية في مجال القدرة على التألق
وسيجلب العقد المقبل المزيد من الطلبات على نظم التشغيل الآلي مع تزايد حدة الألغام وزيادة الموارد عن بعد وزيادة الضغوط على الاستدامة، وتتعهد عدة تكنولوجيات ناشئة بزيادة تعزيز القدرة على التكيف.
حاسبة وحسابات متطورة في نود
ويقلل وضع المعلومات الاستخبارية مباشرة على المعدات المستقلة من الاعتماد على الاتصالات المستمرة ذات التردد العالي، ويمكن لمجهزي الدوقات الذين يديرون نماذج للتعلم الآلي أن يكتشفوا حالات الشذوذ، وأن يكيفوا قوانين الرقابة، بل وأن يتخذوا قرارات السلامة محليا، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يكون هناك تحول مفاجئ في صخور الصخور وأن يعدلوا قوة التغذية دون انتظار وجود قيادة نائية، كما يمكن أن تجهز العقيدات بيانات للتخزين قصير الأجل أثناء فترات انقطاع الاتصالات، وتعيد السيرك الحديدية.
شبكة الاستشعار اللاسلكية وتعبئة الطاقة
وتحتاج أجهزة الاستشعار الموزعة للرصد البيئي )الغاز، الاهتزاز، درجة الحرارة( عادة الى كابلات باهظة التكلفة لتركيبها والضعف إزاء الضرر، كما أن أجهزة الاستشعار اللاسلكية اللاسلكية التي لا تعرف الكلل والتي تستخدم في جمع الطاقة من الاهتزازات، أو التدرج الحراري، أو الألواح الشمسية الصغيرة - قد تصبح ممكنة للانتشار الطويل الأجل في البيئات القصوى، ويجب أن تكون هذه العصي مقفلة بقوة وأن تشمل البطاريات الحرارية القادرة على البقاء.
نظم الصحة الذاتية وآلية التأمين الذاتي
فبعد إعادة التكرار، قد تدمج النظم المستقبلية قدرات التعافي الذاتي، وإذا فشل جهاز الاستشعار الجيراني، فإن أجهزة الاستشعار المجاورة تعيد تشكيل هيكلها لسد الفجوة في التغطية، وإذا انقطعت وصلة الاتصالات، فإن عقدا شبكيا يعيد تلقائيا نقل البيانات من خلال طرق بديلة باستخدام شبكات الميكنة، كما أن مقاييس الأشعة السينية لمركبات مستقلة متعددة تسمح لأسطول إعادة التنظيم بعد فشل المركبات، فإن إعادة توزيع المهام إلى الحفاظ على الإنتاجية.
خاتمة
"وإنّها تُحدّدُ أكثرَ من "الإنترنت" "وإنّها تُحدّدُ "الإنترنت" "و"