Интеллектуальный майнинг: как IoT и передовые технологии трансформируют горнодобывающую отрасль

Интернет вещей (IoT) кардинально изменяет горнодобывающую отрасль, предлагая решения от дистанционного управления дроблением руды до автоматизированных транспортных средств и роботизированного оборудования. Чэнь Вэньфэн из подразделения Huawei Mining делится, как технологии, такие как Wi-Fi-6 и 5G, улучшают операции и повышают безопасность в горнодобывающем секторе. С ростом требований к эффективности из-за падения качества руды и увеличения затрат, ИИ, облачные вычисления и IoT становятся ключевыми для повышения эффективности, продуктивности и безопасности. Примеры включают автоматизированное бурение, автономные грузовики и профилактическое обслуживание. Современные технологии и подключенные устройства, такие как 5G, датчики и ПО, установленные на оборудовании, позволяют мониторинг в реальном времени и улучшенный контроль над процессом добычи.

Подключенные устройства, включая носимые технологии и датчики приближения, повышают безопасность труда в местах добычи, предоставляя данные о состоянии оборудования, потенциальных угрозах и факторах окружающей среды. Технологии IoT также способствуют автоматизации процессов и снижению затрат.

Технология IoT способствует более устойчивой добыче полезных ископаемых, мониторя оборудование и управляя экологическими условиями на рудниках, включая качество воздуха, эффективность работы и стоки, а также обеспечивая безопасность рабочих. Данные от оборудования для майнинга используются для повышения эффективности и улучшения экологических показателей ESG.

Тенденция к расширению подключенности, вероятно, будет продолжаться с развитием ИИ и вычислительных технологий. Но, несмотря на множество преимуществ, которые IoT приносит горнодобывающей промышленности, есть и вызовы, и полное внедрение IoT еще не достигнуто. Кроме того, расширение подключенности в добыче полезных ископаемых требует надежных мер кибербезопасности, в которые компании должны инвестировать, чтобы защитить новые технологические процессы.

Текущий рынок и новые технологии В последние годы горнодобывающая отрасль претерпела значительные изменения, став более глобализированной, но одновременно подверженной рыночной волатильности. Пандемия Covid-19 усугубила проблемы, связанные с нарушениями в цепочках поставок и нехваткой рабочих. К тому же, увеличение запасов и истощение ресурсов привели к добыче менее качественной руды и необходимости инвестировать в более дорогие методы разведки и добычи.

Вместе с этими изменениями в отрасль интегрировались новые технологии, такие как IoT, которые влияют на производительность, позволяют осуществлять удалённый мониторинг, автоматизацию, профилактическое обслуживание, операционную эффективность, устойчивость и безопасность работников.

Опросы GlobalData о технологических настроениях во втором квартале 2023 года отмечают, что 48% опрошенных указали на влияние IoT на их отрасль. IoT применяется на всех этапах цепочки создания стоимости в майнинге, от разведки до рекультивации. Уменьшение задержек, рост вычислительных мощностей и снижение стоимости датчиков способствовали более быстрой окупаемости инвестиций.

Искусственный интеллект становится всё более актуальным на всех уровнях IoT, с ростом числа продуктов и услуг, включающих эту технологию, особенно для прогнозного обслуживания и цифрового двойника.

Глобальный обзор GlobalData по внедрению технологий на рудниках в 2023 году показал, что более половины обследованных рудников уже вложили значительные средства в ПО для планирования и управления рудниками и системы шахтной связи, полностью внедрив их. Однако только 19% респондентов полностью внедрили профилактическое обслуживание мобильного оборудования, и только 23% - профилактическое обслуживание установок. Прогнозы GlobalData указывают на рост рынка IoT в майнинге до 7,8 миллиарда долларов к 2027 году с годовым ростом на 16,1% с 3,7 миллиарда долларов в 2022 году. Исследование также показало, что в ближайшие два года приоритетными направлениями инвестиций будут инициативы, связанные с IoT, включая обнаружение усталости, беспилотные летательные аппараты и технологии профилактического обслуживания, что подчеркивает фокус компаний на внедрении этой технологии для цифровой трансформации операций в горнодобывающей отрасли.

Развитие технологий привело к значительным изменениям в подключении майнинга и его развитии через устройства, сервисы и приложения Интернета вещей.

Чэнь Вэньфэн, директор по маркетингу в подразделении Huawei Mining Business Unit и член команды Huawei, стремится внедрять технологии для улучшения эффективности майнинга и условий работы шахтеров.

"Майнинг — это сложная сфера из-за опасных условий работы," — отмечает Чэнь. "Мы задались вопросом, как технология 5G может помочь. В Китае работает более двух миллионов шахтеров, многие из которых трудятся в сменах, порой на глубине до 1000 метров, где условия крайне тяжелые. Но что, если бы они могли работать удаленно? Так работники смогли бы проживать вдали от стройплощадок и управлять процессом из удаленного офиса. Это уже становится реальностью. За последние три года мы осуществили внедрение 5G на более чем 500 шахтах в Китае и за рубежом, включая две угольные шахты в Южной Африке."

Чэнь добавляет, что применение технологии IoT помогает преодолеть дефицит рабочих ресурсов, делая майнинг привлекательным для молодежи. Современные технологии меняют имидж отрасли, избавляя ее от репутации грязной и опасной, что привлекает выпускников вузов с опытом в сфере ИТ и компьютерных наук.

Анализ рынка труда от GlobalData подтверждает тенденцию роста вакансий, связанных с IoT, за последние годы. Рост интереса к IoT, усиленный запуском таких AI-сервисов как ChatGPT в ноябре 2022 года, способствует росту спроса на ИИ. Технологии IoT собирают данные с датчиков, в то время как алгоритмы искусственного интеллекта анализируют эту информацию для автоматизации процессов, что способствует повышению эффективности добычи.

Такая передовая технология также помогает уменьшить производственные выбросы и достигнуть целей по ESG. Использование искусственного интеллекта может повысить эффективность всей горнодобывающей отрасли, сократив отходы и затраты, связанные с простоями. Чен добавляет, что развитие "умного майнинга" имеет ключевое значение для достижения целей по нулевым выбросам углерода в крупнейших экономиках мира.

лючевым является создание единых стандартов и архитектуры, и в достижении этой цели Huawei следует стратегии "Платформа + ИИ + экосистема", внедряя информационно-коммуникационные технологии следующего поколения — от облачных вычислений и больших данных до 5G, искусственного интеллекта и промышленного Интернета вещей (IIoT) — для создания промышленного интернета в майнинге и внедрения интеллекта.

Это позволяет Huawei предлагать решения для основных проблем отрасли, включая сложные условия труда, нехватку рабочей силы, угрозы безопасности, высокие эксплуатационные расходы и внеплановые простои, вызванные техническими сбоями.

Условия труда на шахте могут быть суровыми, особенно под землей, с высоким уровнем пыли и шума, а также экстремальными температурами.

Распространенной причиной несчастных случаев является усталость, вызванная тяжелыми условиями добычи полезных ископаемых. Однако, используя решения IoT, 5G и HD-видео для мониторинга оборудования и работников, можно значительно уменьшить количество несчастных случаев. Для полностью механизированных забоев, даже на глубине 100 метров под землей, можно использовать сверхмощную связь Huawei 5.5G с более чем 100 HD-камерами для видео в реальном времени. Использование искусственного интеллекта для объединения панорамных видеозаписей позволяет этому интеллектуальному решению 5.5G обеспечивать "всеобщую видимость" при проведении подземных работ, значительно повышая безопасность.

Улучшение условий труда шахтеров повышает эффективность работы и снижает нагрузку на операторов, позволяя избежать утомительного вождения и сокращать количество несчастных случаев. Кроме того, мобильные и носимые датчики могут постоянно контролировать рабочую среду, включая качество воздуха и температуру. Такие решения для удаленной работы и все более широкое использование Интернета вещей и искусственного интеллекта способствуют росту интереса к работе в отрасли, поощряя выпускников занимать должности, которые ранее считались нежелательными и устаревшими.

Использование искусственного интеллекта вместе с IoT позволяет анализировать каждый процесс, включая целевые производственные показатели, нарушения безопасности и принятие решений. Цифровое управление активами обеспечивает отсутствие простоев активов и инвентаризацию за считанные секунды через точку доступа Wi-Fi 6 "все в одном" с Wi-Fi, RFID и Bluetooth. Мониторинг энергоэффективности сокращает расходы и выбросы на местах производства.

Наконец, профилактическое техническое обслуживание с использованием датчиков для мониторинга оборудования и своевременного обнаружения и устранения проблем уменьшает время простоя за счет более эффективного управления техническим обслуживанием.

Для эффективного функционирования интеллектуального майнинга требуется согласованное взаимодействие между различными типами оборудования. Однако большинство коммерческих устройств для майнинга используют разнообразные стандарты интерфейсов.

В этом контексте ключевую роль играет ОС MineHarmony от Huawei. MineHarmony — это операционная система, созданная для унификации данных стандартов в интеллектуальном майнинге, что позволяет оборудованию взаимодействовать друг с другом, используя технологии сенсоров для обеспечения единообразия протоколов передачи данных и связей между системами.

Чен отмечает, что эта операционная система становится ключом к интеллектуальному майнингу:

“MineHarmony OS разработана для систем Интернета вещей. Например, в шахте может быть более 20 операционных систем на разных машинах, и поскольку разные машины используют различные ОС, их взаимодействие оставляет желать лучшего. С MineHarmony форматы данных и протоколы функционируют на одном языке, в едином формате данных.”

Так, угольный комбайн обычно работает с тремя операционными системами, тремя протоколами связи и 161 типом чипов. MineHarmony обеспечивает унификацию протоколов и форматов передачи данных, упрощая соединения между различными типами оборудования и способствуя интеллектуальному взаимодействию.

MineHarmony также поддерживает модернизацию датчиков, оборудования и портативных устройств, а также гарантирует непрерывную передачу данных в облако через интегрированные сети майнинга с использованием технологий 5G, F5G и Wi-Fi 6. Эта операционная система также поддерживает межсистемную синхронизацию данных, что критически важно для развития интеллектуальных систем и эффективной репликации приложений, создавая надежную цифровую основу для будущих инноваций в майнинге.

Таким образом, MineHarmony не только облегчает техническое взаимодействие между разнообразными компонентами майнинговой инфраструктуры, но и открывает новые возможности для оптимизации процессов и повышения общей эффективности операций. Особенно это актуально в условиях, когда требуется быстрая адаптация к изменяющимся технологическим и рыночным условиям, а также повышенное внимание к экологическим и социальным стандартам отрасли.