Madencilik operasyonları, insan dayanıklılık ve makine güvenilirliği sınırlarını sürekli olarak zorlar, genellikle Dünya'nın en çok cezalandırma ortamlarında yer almaktadır. Bu sistemlerin scorching ısısından kuzey Kanada'nın donmuş tundrasına kadar, yüksek çözünürlük ve kimyasal saldırıya kadar uzanan geniş yeraltı odalarına kadar, otomatik madencilik ve güvenlik, verimlilik için gerekli olan temel zorlukları araştırır.
Extreme Environmental Challenges'ı Anlamak
Hassasiyet için tasarımdan önce mühendisler, madencilik otomasyon donanımının karşı karşıya kalacağı çevresel yüklere tam olarak bakmalıdır. Bu yükler açık ve yeraltı operasyonları arasında dramatik bir şekilde değişir, coğrafi bölgeler arasında da geçerlidir.En kritik stresörler termal aşırılar, nem ve kororatif ajanlar, toz ve partiküller ve mekanik şok veya vibrasyonlar içerir.
Sıcaklık Extremes
Açık havalimanlarında tropikal veya çöl bölgelerinde bulunan madenler, yüzey sıcaklıkları günde 50°C (120°F) aşabilir, bu sınırların güneş radyasyonuna maruz kaldığı süre zarfında, yüksek çözünürlükte veya kalıcı hasarlar ile mücadele eder.
Nem, korozyon ve Kimyasal Exposure
Yeraltı madenleri genellikle yüksek nem (% 100 göreceli nem) asitli maden suyu ve koreal gazları hidrojen sulfid (H) veya sulfurtoksitoksitoksitoksitoksit (SO) varlığıyla birleştirir ve betonarme lensleri, beton kaplamaları ve devreleri için standart olarak kullanılır.
Toz, Partiler ve Abrasion
Madencilik, hava yoluyla tozların büyük miktarlarda üretiyor - kömür tozu veya iyiler - bu, havalandırma alımında ve tamamen mühürlenmiş, fansız termal yönetim tasarımları ve LiDAR ve radar gibi sensörlerin yanı sıra, ısıtmalı pencereler veya hava bıçakları açık tutuyor.
Mekanik Titreşim ve Şok
Özerk haul kamyonlar, matkaplar ve yükleyiciler, sürekli vizatör ve monte elektronikleri ile sabit titreşim iletmeye çalışır.Tony-ST-810G veya 60068, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükler üretirler. Aşırı durumlarda, elektronikler, şok emici bileşikler, birincil vibrasyon kanallarından uzak, sertleştirilmiş kablolardan veya fiber optiklerden uzak kabinler ile bağlantılı olarak.
Design Strategies for Resilience
Resilience tek bir özellik değil, malzemeler, mimari ve yazılımdaki kasıtlı seçimler yoluyla elde edilen entegre bir sistem özelliğidir. Aşağıdaki stratejiler dayanıklı maden otomasyon sistemlerinin temelini oluşturur.
Robust Material Selection and component Sourcing
Her bileşen - bağlantı ve kablolardan korunma ve devre kurulları için - belirli çevresel profil için seçili değildir. Endüstriyel-grad (extended temperature) ICs, askeri-spec konektörler ve paslanmaz çelik bağlantı noktalarının temel gereksinimleridir. Standart parçalar hayatta kalamaz, özel sağlamlaştırılmış güç malzemeleri, mühürlenen sensörler için) gerekli. Birden çok kalifiye satıcıdan tedarik zinciri riskini azaltır, madencilik projeleri genellikle onlarca yıl boyunca UV direnci gibi fiziksel özellikler.
Çevre sönü ve Ingress Protection
Sabit stratejiler bir tabakalı yaklaşımı takip eder. Dış koruma IP65/IP67 (veya IP69K yüksek basınçlı yıkama için) gazketleri, O-rings ve kaynak dikişleri kullanarak, kablo girişleri su ve tozları engellerken yardımcı olur.
Reddans ve Grace Degradasyon
Misyon-kahkalama işlevleri - çarpışmadan kaçınmak gibi, acil durum durdurma ve iletişim bağlantıları - talep edilen reddant. Dual güç malzemeleri, sıcak algılama konfigürasyonunda tekrarlayıcılar ve kırmızıdanslama sensörü dizileri, birincil bir hata algılama sisteminin zararını durdurmaması yerine, birincil bir sensör başarısız olursa, sistem yedek sensörleri veya algoritmaları kullanarak daha düşük maliyetli bir şekilde devam edebilir. Örneğin, bir kamyon, birincil engel algılama sistemi hatalarının kesintiye uğramasını sağlayabilir.
Güçsiz Havasız ısı Yönetimi
Fanlar toz madenlerinde önde gelen bir başarısızlık noktası – onlar clog, corrode ve yıpranmış, birçok sağlam maden otomasyon sistemleri fansız, iletken tasarımlar kabul eder. Heatons ısınıcıları kullanarak ısıtımı duvarları, ısı pompası malzemeleri ve ısı boruları için. Daha yüksek enerji yükleri için, sıvı soğutma döngüleri, dayanıklı pompalar ve dış radyatörler ile kontrol edilebilir, ancak bu dikkatli ve koruma faz değiştirme malzemeleri (PCMs) geçici ısı parçaları sağlar.
Güç Sistemi Sınırlılık ve Backup
Madencilik siteleri genellikle aborsasız ağ gücünden muzdariptir, bilgece, dalgalanmalar ve kahverengiouts. Otomasyon sistemleri, geniş çaplı güç malzemeleri ile bu tür değişiklikleri, geçici gerilim baskılayıcıları ve açık çukurlarda kullanılan geçici güç kaynakları (UPS) ile, mevsimsel sıcaklık hızları ile doğru çalışan maksimum güçlendiricileri içermelidir.
Yazılım Adaptability ve Tahmin Edici Bakım
Resilience ayrıca yazılımlara da genişletilir. Adaptif kontrol algoritmaları sistem parametrelerini ayarlar (örneğin, motor taşıma eşleri, soğutma fan hızları, ayarlı sistemler) gerçek zamanlı çevre okumaları temelinde, tahmin edilebilir bakım rutinleri, makine öğrenimine fiziksel olarak erişim olmadan giriş yapma imkanı sağlar, örneğin, motor taşıma sıcaklığındaki artış, bir sonraki planlanan kesinti sırasında değiştirme için bir uyarı verebilir.
Vaka Çalışmaları ve Yenilikler
Yukarıdaki ilkeler teorik değildir - dünyanın en zorlu madencilik operasyonlarının bazılarında kanıtlanmıştır. Gerçek dünya dağıtımlarını incelemek, tasarım seçeneklerinin nasıl operasyonel kazanımlara tercüme ettiğini ortaya koymaktadır.
Arctic Haulage in the Arctic
Kanada'nın kuzeybatı Territories'teki Diavik Elmas Madeninde, kış sıcaklıklarının düzenli olarak düşmesi – 40 °C. Özerk bir haul kamyonlar 7/24 çalışır, tüm elektronikler için ısıtmalı su geçirmezler için, hidrolik sıvılar ve kamyon-yılımdaki ısıtılmış önbellek sistemi ile ilgili sıfır soğuk-laşımlar.Bu durumda, soğuk hava testlerinin değeri ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte.
Bakır Leach Operasyonlarında Korozyon Kontrolü
Şili'nin bakır madenleri, Kodlco tarafından işletilenler gibi, H)2) ve SO) ve altın kaplama konektörleri, leaching. Otomasyon ekipmanlarının yakın camlı pencerelerle kapatılması gerekir.Bir sitedeki standart elektronikleri yok etmek için, 5 yıldan fazla süre içinde geleneksel muhafazalar değiştirildi ve paslanmaz çelik kabinler (316L) ve altın kaplamalar.
Yüksek çözünürlük Uzaktan Kontrol Merkezleri
Yüksek gerilimli mayınlar ve özellikle de elektrik elektroniklerinde, sabitleştirilmiş mantık kontrolleri (PLC) oda basıncı düzeltmelerinden sonra güvenli sınırlar içinde çalışan büyük bir madencilik kontrolleri ile donatılmış ve yüksek irtifalarda yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan bir maden kontrole sahip.
Tahmin edici Bakım için Dijital Twins
Dijital ikiz teknoloji, aşırı koşullar altında otomasyon donanımın sağlığını modellemek için giderek daha fazla kullanılıyor. Örneğin, Rio Tinto'nun Geleceği programının Madeni, sanal tedariklerin ve matkapların sanal kopyalarını, IoT sensörlerinden kaynaklanan çevresel verileri kullanarak planlanabilir.
Uygulama ve Test için En İyi Uygulamalar
Aşırı ortamlar için tasarım gerçek dünya koşullarını çoğaltmak için titiz test yoluyla doğrulanmalıdır. Aşağıdaki en iyi uygulamalar, bir sistemin pitlerde performans göstermesine yardımcı olur.
Çevresel Yeterlilik Testi
Bileşenler ve meclisler IEC 60068 (environmental test), IEC 60529 (IP ratings), ve MIL-STD-810 (aslıtsal stres için standart) Özel testler: termal şok, sıcaklık bisiklet, nem bisiklet, tuz spreyi, toz ingre, vibrasyon ve rastgele, mekanik şok ve gerilim varyasyonu.
Field Validation and Burn-InIn
Tam dağıtımdan önce, bir pilot otomasyon ünitesi, madenlerin en sert yerinde yüklenmesi gerekir. 500-1000 çalışma saati yük altında, sürekli bir sıcaklık izleme, nem ve performans ölçümleri ile birlikte, erken başarısızlıklar ortaya koyar. Çevre veri hazineleri, soğutma ve ısıtma etkili.
Yaşam Bakım Planlaması
En sağlam sistemler bile planlanan bakım gerektirir. Planlar, mühürlerin ve gazketlerin periyodik incelemesini, filtrelerin değiştirilmesini, hareketli parçaların yağmasını ve bilgisayar güncelleştirmelerini içeren yedek parçaları içermelidir. Yedek parçalar kritik maddeler için kitler (güç malzemeleri, kontrolörler, sensörler) en aza indirmek için yerinde depolanmalıdır. Bakım aralıkları, gerçek zamanlı verilerden gözlemlenen sistemlere göre dinamik olarak ayarlanabilir.
Mine Otomasyondaki Future Trends
Önümüzdeki on yıl, madenlerin daha derin, daha uzak kaynaklara ve sürdürülebilirlik baskılarına ulaşmaları için daha fazla talep getirecek. Çeşitli gelişmekte olan teknolojiler daha fazla dayanıklılık artırma sözü verecek.
Edge Computing ve AI Node
Mekanik ekipmana doğrudan güvenerek sürekli yüksek bant genişliği iletişim kurma konusunda bilgi edindirir. Edge işlemciler makine öğrenimi modelleri anomalileri tespit edebilir, kontrol yasaları uygular ve hatta yerel olarak güvenlik kararlarını yerel olarak uygular. Örneğin, bağımsız bir matkaplama, uzaktan kumanda olmadan besleme kuvvetini algılayabilir. Edge işlemciler iletişim kesintileri sırasında kısa vadeli depolama için de önbellekli veriler için önbellekli depolamalar oluşturabilir.
Kablosuz Sensör Ağları ve Enerji Üretme
Çevre izleme (gaz, vibrasyon, sıcaklık) geleneksel olarak hasar için monte edilmesi ve savunmasız olması gerekir. - Titreşimlerden, termal gradientlerden veya küçük güneş panellerinden - uzun vadeli dağıtım için mümkün hale gelebilir.Bu düğümler dayanıklı olarak mühürlenmiş ve hayatta kalan sıcaklık uçları ile hassastır. Ultra-düşük güç radyoları (örneğin, LoRaWAN)
Kendi kendine özgü sistemler ve Swarm Autonomy
Kırmızı tasarruf ötesinde, gelecekteki sistemler, bir sensör başarısız olursa, komşu sensörler kapsama boşluklarını doldurmaya yeniden yapılandırır. Bir iletişim bağlantı molası, ağlanmış düğümler otomatik olarak ağ ağı kullanarak veri yeniden yüklenebilir. Swarm algoritmaları birden fazla özerk araçlar için bir araç başarısızlığından sonra yeniden düzenlemenize izin verir, yeniden dağıtma görevleri.Bu adaptive architectures require complex software but can critical improve general system solution without deploy Hardware.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dünyanın en sert madencilik ortamları için otomasyon sistemleri sadece bir mühendislik meydan okuması değildir - Arctic elmas madenlerinden, Şilili bakır operasyonlarından kaynaklanan ve yüksek çözünürlükteki sitelerden gelen bilgiler, teorinin sabit alanla tanıştığında, ısıtılabilir ve daha fazla sınırda bulunan mühendisler, gelecek standartlarda belirtilen ilkeleri ortaya koyarlar.