שילוב של מכשירים Iot עבור רדיפת בטיחות בזמן אמת

סביבות תת-קרקעיות כמו מכרות, מנהרות, מערכות רכבת ותשתיות תת-קרקעיות מציגות כמה מהאתגרים הבטיחותיים התובעניים ביותר בכל תעשייה.שילוב של חשיפה מוגבלת, תוקפנות מוגבלת, פוטנציאל להצטברות גז רעילה, חוסר יציבות מבנית ותנאים תפעוליים קשים גורמים לזיהוי סיכונים בזמן אמת ותגובה מהירה ללא צורך באבטחת מידע אלחוטית לפני כן, שילוב של האינטרנט של הדברים (IoT) הפך לפתרונות סביבתיים מסוכנים, אשר יכולים כעת, לעקוב אחר מערכות אבטחה אוטומטיות, ולעבור רשתות אבטחה אוטומטיות, ורשתות אבטחה אוטומטיות, ורשתות אלחוטיות, ורשתות אלחוטיות, עד כה, ורשתות אבטחה אלחוטיות, עד כה, אשר יכולות להתפשט עד כה, ורשתות אלחוטיות, עד כה, ורשתות אלחוטיות, עד כה, ורשתות אבטחה אלחוטיות, עד כה, ורשתות אבטחה אוטומטיות, ורשתות אלחוטיות, עד כה, ורשתות אבטחה אוטומטיות, ורשתות אבטחה אלחוטיות, עד כה, ורשתות אלחוטיות, עד כה, עד כה, עד כה, ורשתות אלחוטיות, עד כה, ורשתות אבטחה אלחוטיות, ורשתות אלחוטיות, עד כה, עד כה, עד כה, עד כה, עד כה, ורשתות בלתי אפשריות של מערכות אבטחה אלחוטיות, ורשתות

תפקיד ה-IoT ב- Underground Safety

מכשירים IoT מעצבים מחדש באופן יסודי את האופן שבו בטיחות תת-קרקעית מנוהלת.מערכות אלה מורכבות מחיישנים חכמים, ממריצים ותקשורת נוודים שאוספים נתונים על מגוון רחב של פרמטרים ומעבירים את המידע למרכז לניתוח ואזהרה.השינוי מבדיקות ידניות ועד ניטור אוטומטי מתמשך פירושו כי סיכונים כגון דליפות גז, עלייה בטמפרטורות או שינויים במסה הסלע יכולים להיות בתוך שניות, לא מזוהה במהירות קריטית של זיהוי זה בין השעות הקריטיות בין השעות שבהן ניתן לשלוט במקרים קריטיות בין השעות שבהן ניתן לשלוט בטמפרטורות.

פתרונות IoT מודרניים לבטיחות תת-קרקעית בנויים על ארכיטקטורה מעומקת.בקצה, חיישנים אוספים נתונים סביבתיים גולמיים גולמיים.הנתונים האלה עוברים דרך שער – לעתים קרובות נקודת גישה אלחוטית מחוספסת או מתקפת רשת מרשמת – המצטברת ומקדמת אותה לשרתים באתר או פלטפורמות ענן.ניתוח מתקדם לאחר מכן תהליך הנתונים, מעוררי אזעקה, ואירועי התאמות לציות ולניתוח שלאחר-incit זה חייב לפעול באופן קיצוני, למרות טמפרטורות רדיו, הן מגבלות, אז הן מגבלות חמורות, לאחר מכן הן מגבלות חמורות, הן טמפרטורות מתוחכמותיות, טמפרטורות מתוחכמות, ⁇ טמפרטורות מתוחכמות, לאחר מכן הן טמפרטורות ⁇ ⁇ טמפרטורות מתוחכמות מאוד, ולאחר מכן הן טמפרטורות מתוחכמות גורמות למזגות, ולאחר מכן הן טמפרטורות מתוחכמות טמפרטורות מתוחכמות ⁇ ⁇ גורמות להפרעות רדיואקטיביות, ולאחר מכן.

סוגים של חיישנים IoT המשמשים

החיישנים הספציפיים שפורסים במערכת IoT תת-קרקעית תלויים בסיכונים של הסביבה. Mining, פרויקטים מנהרה, ומתקני אחסון תת-קרקעיים לכל אחד מהם יש פרופילים שונים של סיכונים.

• (FLT:0) חיישנים של גטס: 1FLT (אלה הם ככל הנראה הקריטיים ביותר. אלקטרוכימי, אינפרא אדום וקטליטי חיישנים חרוזים כל הזמן לפקח על מתאן (CH4), פחמן חד-חמצני (CO), מימן sulfide (H2S), חנקן דו-חמצני (NO2), גזי נפץ רעילים או גזים אחרים. במכרות פחם, מתאן הוא זיהוי חובה ולעתים קרובות קשור לאימון אוטומטי של אמצעי הגנה מפני דלקים חדשים וספקים.
• (FLT:0 Temperature and Humidity Sensors:Building:cioFLT:1) סביבות תת-קרקעיות יכולות להיות חמות באופן מסוכן, במיוחד ככל שעלייה עמוקה ומכונות פועל. ניטור מתח חום לעובדים וציוד דורש טמפרטורה מדויקת ולחות קריאה.המתים וחיישנים מנוגדים הם מספיק לתנאים אלה, וחלקם משולבים עם חיישני מהירות אוויר כדי להעריך יעילות.
• (FLT:0 חיישנים סטרקטיקליים:FLT:1 Strain Measures, timeters, extensometers, ו חיישני מיקרו-ציליזם מוטבעים באולמות מנהרות, בחצני סלעים ובעמודי עמוד כדי לזהות עיוות כי precedes קורסת התמוטטות של מבנים אזרחיים להשתמש בסיבים חישה אופטית - מפיץ חישה אקוסטית (DAS) וטמפרטורה של מאות סנטימטרים (D) עם גודל של סנטימטרים (מפסים) עם גודל אחיד של סנטימטרים).
• (FLT:0)Personnel Tracking and Wearable מכשירים:Builds:BuildFLT:1 , תגי RFID, אולטרה פס רחב (UWB) משואות, ומערכות מיקום מבוססות Wi-Fi עוקבות אחר עמדות בזמן אמת של מנדרנים עם דיוק תת-מטר.האינטרנט מכשירים לבישים מודרניים גם לפקח על קצב הלב, טמפרטורת הגוף, ואירועי השפעה.
• (FLT:0) זרימת האוויר וחיישנים הנדודים: אמבראל 1) וחיישנים בלחץ שונה מודדים מהירות אוויר ונפח בפירים של אוורור. שמירה על גזים זורמים אוויר תקין וסיר אבק.

העברת נתונים וחיבוריות

תקשורת אלחוטית בסביבות תת-קרקעית היא קשה לשמצה גלי רדיו להפיץ בצורה גרועה דרך סלע וקרקע, ומבנים מתכתיים יכולים לגרום לתשואות מרובות-פתות.

• (FLT:0)LoRaWAN:FLT:1, טכנולוגיית רדיו לטווח ארוך (sub-GHz) יכולה לחדור כמה מאות מטרים דרך סלע בהופ יחיד, מה שהופך אותו אידיאלי עבור מקרי חיישן תקופתיים קריאה כמו רמות גז או טמפרטורה. Gateways ממוקמים במקומות אסטרטגיים כגון צלבים ורורי אוורור.
• (FLT:05G / 4G LTE:FLT:1 רשתות סלולריות יותר ויותר פרוסות במכרות עבור יישומים גבוהים פסווידנטים כמו מעקב וידאו, שיתוף פעולה בזמן אמת של מכונות, ואימון מציאות מדומה. רשתות 5G פרטיות מציעים שקיפות נמוכה ואמינות גבוהה עבור תקשורת בטיחות קריטית.
• (FLT:0) רשתות (Wi-Fi, Zigbee, Messenger): בסביבות שבהן קו-of-of-sight לתחנת בסיס מרכזית אינו אפשרי, תנצלויות מסמיכות מאפשרות לכל אחד מצומת להעביר נתונים משכניו.אדריכלות זו של השמדה עצמית מבטיחה שאם לא ייכשל, הנתונים מוצאים דרך חלופית.
• (FLT:0)Fiber Optic Backbone:FLT:1 למנהרות ארוכות או פירים, כבלים אופטיים סיבים מספקים שפע גבוה, עמוד השדרה של EMI-I-I-I-I-I-I משמש גם לחישה מבוזרת (כפי שהוזכר).

כל הקישורים התקשורתיים חייבים להיות מוצפנים כדי למנוע טמפרינג, ו אדמוניות בנוי כדי למנוע נקודות בודדות של כישלון.רשת IoT מעוצב היטב תת-קרקעית לעתים קרובות משתמש בשילוב של נתיבים אלחוטיים ו אלחוטיים, עם אספקת חשמל מגובה סוללות כדי לשרוד את עיקרי החוצה.

היתרונות של מעקב בזמן אמת

חלוקת מערכת IoT משולבת לבטיחות תת-קרקעית מספקת מגוון רחב של יתרונות המשתרעים מעבר לערנות פשוטה.היתרונות המשפיעים ביותר כוללים ירידה דרמטית בזמנים של תגובה מקרית, שיפור מוסריות העובד, וחיסכון בעלויות הניתן למדידה מעונשים מלמטה ותקנות.

גילוי מוקדם

ניטור בטיחות מסורתי מבוסס על מסלולי הליכה תקופתיים והנתונים ידניים.עד אז דליפת גז או שינוי מבני הוא הבחין על ידי מפקחים, זה כבר יכול להיות מאוחר מדי חיישנים IoT לספק זרמים רציף של נתונים, ואלגוריתמים זיהוי אנומלי יכול לזהות סכנות מתעוררות לפני שהם מסולפים את ה-IoT, למשל, עלייה הדרגתית בריכוז מתאן שנשאר מתחת לסף מיידי יכול לגרום אינדיקטורים טרום-מדומים של קירור, בדומה להתפרצות של כדור הארץ.

בטיחות עבודה מוגברת

מערכות מיקום בזמן אמת (RTLS) לעשות יותר מאשר לעקוב אחר העובדים - הם יכולים לאכוף גבולות גיאוגרפיים.אם כורה נכנס לאזור מוגבל או מתקרב לאזור לא יציב, מכשיר לביש רוטט ואת חדר הבקרה מקבל התראה.במקרה של חירום (אש, פיצוץ, רעידת אדמה), המערכת יכולה להעביר צו פינוי בו זמנית לכל אנשי הצוות באמצעות המכשירים שלהם, ותפיסת חדר הבקרה יכולה לזהות את המצב האמיתי של טיפול רפואי חד פעמי, לפני שהופך אותו למצב של מתחמי, או לחץ דם, גם כן, בתנאי טיפול מיידי, או לחץ דם, או לחץ דם, או מכווץ, יכול גם כן, מצב של טיפול.

יעילות תפעול

נתונים מחיישנים IoT עוזרים לייעל את הפעולות.הנעה על הביקוש (VOD) מערכות משתמשות בנתונים של גז וזרימת אוויר כדי להתאים את מהירות המעריצים, חיתוך צריכת החשמל ב- 30-50% בהשוואה להפעלה מתמדת.תחזוקה חיזויית על ציוד - בהתבסס על רטט, טמפרטורה וספירת מחזור שנאסף על ידי חיישני IoT - מנקה ללא תכנון בזמן ומרחיב את החיים.

המונחים: Compliance

Mining ו מנהרה הם תעשיות מוסדרות מאוד ברחבי העולם. Agencies כגון ניהול בטיחות שלי ובריאות (MSHA) בארה"ב או המחלקה של מכרות ונפט באוסטרליה דורשות ראיות מתועדות של ניטור קבוע ופעולות תגובה אירוע. מערכות IoT באופן אוטומטי להזין את כל קוראי החיישן, האזעקות, והכרה, יצירת שבילים הניתנים לביקורת.

אתגרים

בעוד היתרונות משכנעים, שילוב מכשירים IoT מתחת לאדמה אינו ללא מכשולים.סביבה הקשה מטילה מגבלות חמורות על עיצוב חומרה, זמינות חשמל ואמינות רשת.

(FLT:0) סביבתיות של דוריות: מקיפים 1 (Felophability): סביבות המחתרתיות הן אבקות, לח, ולעתים קרובות מכילות גזים קורוזיים ואלקטרוניקה, יש להגן על ידי מחסנים מחוסנים בדירוג IP65 ומעלה.אבק באגרסיביות יכול חיישנים אופטיים עיוורים; לחות יכולה אלקטרוניקה קצרת; וטמפרטורות קיצוניות (מ-10 מעלות באטמוספירה עמוקה ל-50C) קרוב לתפקודי נפץ אלקטרוני (חומרים) ויציבות אלקטרונית).

(FLT:0) Power Supply:veFLT:1) הפעלת כבלי חשמל לנקודות חיישן מרוחקות היא יקרה ולעתים בלתי אפשרית.חיישנים המופעלים על סוללות חייב לפעול במשך חודשים או שנים ללא תחזוקה, כל כך נמוך כוח הוא קריטי.קציר פתרונות אנרגיה - כגון גנרטורים תרמואלקטריים המנצלים את הטמפרטורות שונות, או מכשירים אדזואלקטריים שממירים אנרגיה - הם עדיין nas עבור שימוש תת-קרקעי ביותר הוא נשלט.

(FLT:0) אי-עקביות Reliability:Figal Reliability: אותות רדיו מתדרדר במהירות דרך סלע.אפילו עם צומת mesh וחוזר, אזורי מתים הם נפוצים.מהנדסים חייבים לערוך סקרים מפורטים לפני הפריסה.שמירה על רשת יציבה דורשת מיקום אנטנה חזק ולעתים קרובות השימוש בכבלים דליפים שמקרינה את אות לאורך אורך שלהם.

(FLT:0) Cost ו Scalability:FLT:1 העלות של חיישן IoT מוגן באופן חדיר, בטוח באופן לא ראשוני יכול להיות כמה מאות דולרים. Deploing מאות או אלפי צמתים ברחבי מכרה או רשת מנהרה מייצגת השקעה משמעותית במעלה פני השטח.

(FLT:0 אינטגרציית מידע ושילוב נתונים: FIRLT:1) מכרות ומנהרות רבות כבר יש מערכות בטיחות מורשת - גלאי גז ממוכר אחד, אוורור שולטות באחר, וכוח אדם מעקב שליש. integrating מערכות אלה לתוך פלטפורמה מאוחדת של IoT דורש סטנדרטים פתוחים (כגון ISA-95, OPC UA, MQTT) ו- API קפדני לשימוש בשכבה מקיפה ביותר של נתונים המאפשרים לכל הפתרונות הנוכחיים.

כיוונים עתידיים

הדור הבא של מערכות בטיחות IoT תת-קרקעי ימנף בינה מלאכותית, מחשוב קצה ותגובה אוטונומית לצמצום הסיכון ולשפר עמידות תפעולית.

(FLT:0) AI-Powered Analytics: מודלים של למידת מכונות ניתן לאמן על נתוני חיישן היסטוריים כדי לחזות אירועים מסוכנים לפני שהם מתרחשים.לדוגמה, מודל עשוי ללמוד כי שילוב מסוים של טמפרטורה עולה, לחץ נופל, ולהגדיל פעילות מיקרו-סיסטית מתאמנית עם קורת גג קרובה נופלת בים מסוים.

(FLT:0) תאומים: 1FLT 1 תאום דיגיטלי של מתקן תת-קרקעי משלב נתונים בזמן אמת עם מודלים תלת-ממדיים לספק ייצוג דינמי, רב-עוצמה של הסביבה.אופרות יכולות לדמות את התפשטות של גז צנח, את ההשפעות של שינוי אוורור, או את הנתיב של צוות הצלה - ללא להשאיר את חדר הבקרה הדיגיטלי הם גם בלתי-סבירים עבור ניתוח חדש שלאחר אימון צוות חדש.

(FLT:0) תגובה חירום: FLT:1 כאשר זוהה סכנה, מערכות IoT יכולות באופן אוטומטי לגרום לפעולות ללא התערבות אנושית.דוגמאות כוללות: סגירת חגורות העברה, הפעלת מערכות דיכוי אש, סגירת דלתות אש, פריסת רובוטים חשמליים או מזל"טים אוטונומיים.

(FLT:0) התפתחות בלתי אפשרית: 1FLT 1 הדור הבא של מכשירים דיגיטליים בעלי חיים יהיה לשלב יותר חיישנים, חיי סוללה ארוכים יותר, ומופעים משופרים (AR) ⁇ של כורים יכול לייסד נתיבים ישירות על פני הטור שלהם, בעוד החיישנים של מולר לסימנים של עייפות או הסחת דעת.

(FLT:0)Edge מחשוב: במקום לשלוח את כל הנתונים לשרת ענן, צמתים קצה יכולים לבצע ניתוח בזמן אמת באופן מקומי.זה מפחית את הגמישות עבור התראות קריטיות בזמן ולהבטיח הפעלה גם אם הקישור על פני השטח הוא אבוד. אדג 'יפס הופך להיות חזק מספיק כדי להפעיל מודלים מורכבים על טביעת רגל קטנה, נמוכה, מה שהופך אותם אידיאלי עבור פריסה תת קרקעית.

הדרך קדימה

השילוב של מכשירי IoT עבור ניטור בטיחות בזמן אמת מתחת לאדמה הוא כבר לא מושג ניסיוני - זוהי אסטרטגיה מוכחת שחוסך חיים, חתכים עלויות, ומבטיחה עמידה רגולטורית.כפי שטכנולוגיית החיישן ממשיכה להתקדם וקישוריות אלחוטית מתרחבת עמוק יותר אל פני האדמה, היקף מה שניתן לפקח עליו (ושלט אוטונומי) רק יגדל.