بهبود ایمنی و سودآوری بیشتر معدنکاری با اینترنت اشیای صنعتی
مهدی عرب‌زاده یکتا، مدیر ارشد صنعت هوشمند فناپ زیرساخت
بکارگیری فناوری‌های نوپدید صنعت ۴ از جمله اینترنت اشیا (IoT) و اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) در صنایع مختلف بهره‌وری را افزایش و هزینه‌ها کاهش داده‌است، کیفیت، دقت و ایمنی در سایه بهره‌گیری هدفمند از این فناوری‌ها بهبود چشمگیری پیدا کرده است، به همین دلیل روز به روز گرایش صاحبان صنایع به این فناوری‌ها بیشتر می‌شود و در این میان صنعت معدن بعنوان یکی از صنایع مادر، پرسود و البته بسیار پرخطر نگاه ویژه‌ای به این فناوری پیدا کرده است، بررسی‌ها نشان می‌دهد، مدیران ۷۰ شرکت از ۱۰۰ مجموعه بزرگ معدنی در سراسر جهان معتقدند که بکارگیری اینترنت اشیا صنعتی برای آنها مزیت رقابتی ایجاد می‌کند. نیمی از آنها اطمینان دارند بکارگیری اینترنت اشیای صنعتی به صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌انجامد.
اما فناوری اینترنت اشیای صنعتی که شامل ماشین‌آلات و ابزارهای متصل، حس‌گرها و تجهیزات مبتنی بر اینترنت است، چگونه می‌تواند به صنعت معدن کمک می‌کند؟
افزایش کارایی و بهینه‌سازی هزینه با مدیریت داده‌محور
با نصب حس‌گرها روی سخت‌افزار استخراج و سیستم‌هایی که بر تجهیزات نظارت می‌کنند، حفارها می‌توانند از حجم گسترده‌ای از داده‌ها استفاده کنند که بعنوان کلان‌داده (Big Data) شناخته می‌شوند. این داده‌ها برای یافتن روش‌های بهبود عملیات و افزایش کارایی کاربرد دارند. داده‌های دریافتی از حس‌گرها می‌تواند مدت زمان توقف عملیات را تا اندازه زیادی کاهش دهند، زیرا شرکت‌ها می‌توانند از داده‌های انباشته‌شده برای آموزش اپراتورهای ماشین‌آلات و جلوگیری از خرابی و توقف کار آنها استفاده کنند. برای مثال، استفاده از این فناوری در معدنِ روی ماتاگامی گلنکور (Glencore's Matagami Zinc) کانادا بهبود کارایی را به دنبال داشته است. همچنین این شرکت اعلام کرده که میانگین وزن سنگ معدن استخراج شده در هر خروجی از 55 تن به 60 تن افزایش یافته است.
مدیریت زمان و جلوگیری از توقف فرایندهای معدنی
بکارگیری اینترنت اشیا صنعتی در معدن به مدیران کمک می‌کند تا در صورت افت عملکرد، فرصت پاسخگویی سریع و مناسب را داشته باشند، همچنین این فناوری می‌تواند به کاهش موارد از کار افتادگی دستگاه‌ها کمک کند، چون مهندسان برای تعمیر مجبور نیستند در محل مورد نظر حضور فیزیکی داشته باشند. آنها می‌توانند از راه دور وارد سیستم شوند و به کارکنان معدن کمک کنند تا مشکلات را برطرف کرده و در وقت و هزینه صرفه‌جویی کنند.
بهبود ایمنی در معدن
استخراج معادن کسب و کار پرخطری است. بروز مشکلات طولانی‌مدت برای کارکنان مانند کاهش شنوایی کارگران به دلیل سر و صدای زیاد و احتمال بالای ابتلا به بیماری‌های ریوی به دلیل استنشاق گرد و غبار و مواد شیمیایی همچنان وجود دارد. افزون براینها، با عمیق‌ترشدن معادن، خطر ریزش ناگهانی افزایش می‌یابد. کار در محیط‌های غیرعادی و تغییرات شدید دما نیز شرایط را تشدید می‌کنند.
متاسفانه با گذشت سال‌ها هنوز هم کار در معدن از خطرناک‌ترین شغل‌های جهان محسوب می‌شود. نگاهی به این آمار، عمق فاجعه را بیشتر نشان می‌دهد:
- کار در معادن ذغال‌سنگ چین هنوز بطور متوسط روزانه جان ۱۳ معدنچی را می‌گیرد.
-
از سال۱۹۷۰میلادی، استفاده از ذغال سنگ بعنوان منبع سوخت برای تولید برق بیشتر از سه برابر شده است.
-
در امریکا هر هفت ثانیه یک کارگر، هر روز ۱۲هزار و ۹۰۰ کارگر و هر سال چهار میلیون و ۷۰۰ هزار کارگر بخاطر شرایط سخت کار در معدن مجروح می‌شوند.
-
در ایران، به گفته علی حسین رعیتی‌فرد، معاون روابط کار وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی، در سال ۱۴۰۰ تعداد ۳۵ مورد فوتی و در سال ۱۴۰۱، تعداد ۳۲ نفر فوتی در حوادث معدنی کشور به ثبت رسیده است.
-
در سراسر جهان، سالیانه بیش از دو میلیون و ۷۸۰هزار کارگر سخت کوش و آموزش دیده به دلیل کار در محیط خشن معدن جان خود را از دست می‌دهند.
خطرات قابل توجهی در کسب و کار معدن وجود دارد. حتی اگر نوآوری کشف کرده باشد که چگونه برخی از خطرها را رفع کند، اینترنت اشیا صنعتی می‌تواند به جلوگیری از بروز خطر کمک کند. زیرا در این فناوری، حس‌گرها در لحظه داده‌ها را دریافت می‌کنند و هر دستگاه معیوب یا جایی که ممکن است مشکلاتی درآن رخ بدهد را پیش‌بینی می‌کنند. درواقع، پیش از اینکه اشتباهی صورت گیرد، اصلاحات انجام می‌شود. افزون بر این، یک سیستم مرکزی مجهز به اینترنت اشیا صنعتی می‌تواند رویه‌های تخلیه و عملیات نجات بهتری را در صورت بروز حادثه ارائه کند.
هم‌اکنون، اینترنت اشیا صنعتی مجموعه‌ای از گزینه‌ها را در قالب فناوری ایمنی پوشیدنی، مانند جلیقه‌های هوشمند، کلاه ایمنی و ساعت‌های هوشمند ارائه می‌دهد.
راهکارهای ایمنی در معدن برپایه اینترنت اشیا صنعتی
معادن زیرزمینی برای استخراج مواد معدنی و ذغال‌سنگ، معمولا تا عمق ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ متر با ماشین‌آلات پرقدرت حفر می‌شود. به همین دلیل، انتشار گرد و غبار، گازها، گرما و رطوبت افزایش می‌یابد. در نتیجه «محیط حرارتی انسانی» در معادن زیرزمینی غیرقابل پیش‌بینی می‌شود. برای قرارگرفتن یک انسان در منطقه آسایش حرارتی باید سه پارامتر رعایت شود: میزان تعریق، تعادل حرارتی و میانگین دمای پوست. حس‌گرهایی که می‌توانند علائم حیاتی بدن کارگران معدن (دمای بدن، فشار خون، ضربان قلب و میزان تنفس) را اندازه‌گیری کنند روی تجهیزات مختلف از ساعت هوشمند، جلیقه هوشمند یا کلاه هوشمند نصب می‌شوند.
کلاه ایمنی امکانات زیادی برای بهبود کار معدنکاران ارائه می‌دهد. کلاه‌های ایمنی هوشمند می‌توانند به مدیران معادن نسبت به افزایش سطح گاز و گرما یا حتی فعالیت‌های لرزه‌ای هشدار بدهند. بنابراین تیم‌ها می‌توانند اقدامات سریعی برای جلوگیری از بروز حوادث انجام دهند. یک نمونه کلاه ایمنی هوشمند دارای حس‌گرهای مختلفی است که در جدول زیر نشان داده شده است:
|
حس‌گر گاز |
طیف وسیعی از گازها مانند CH4، CO، NO، NO2، NH3، SO2، CO2، H2، H2S را حس می‌کند. |
|
حس‌گر آتش |
اشعه فروسرخ یا تابش گرما را تشخیص می‌دهد. |
|
مقاومت وابسته به نور |
شدت نور را در واحد زیرزمینی حس می‌کند. |
|
حس‌گر دما |
دما را اندازه‌گیری می‌کند. |
|
حس‌گر رطوبت |
میزان بخار آب موجود در هوا را اندازه‌گیری می‌کند. |
|
ردیاب سقوط |
شتاب خطی را حس می‌کند و به طور مداوم G-value را بررسی می‌کند. |
|
ماژول GSM |
پیامی را به ایستگاه زمینی یا راه دور ارسال می‌کند. |
در ایران هم فناپ زیرساخت که با همکاری آزمایشگاه فناوری‌های نوین زی‌لب، هوشمندسازی معادن را آغاز کرده، در گام نخست دو کمینه محصول (MVP) با نام‌های کارگر متصل(Connected worker) و سیستم هوشمند پیشنهاددهنده آتش‌باری و چال‌زنی را برای معدن زیرزمینی قزلجا ارائه کرده است و کلاه ایمنی هوشمند از جمله تجهیزات کارگر متصل بشمار می‌رود که امکاناتی به شرح زیر دارد:
- پایش آنلاین شرایط محیطی فضای کار از میزان کیفیت هوا، فشار هوا، رطوبت، دما تا تشخیص گازهای سمی و قابلیت اعلام‌‌های هشدار درصورت بروز خطر
- پایش آنلاین شاخص‌های سلامتی کارگران از میزان ضربان قلب، خستگی تا سطح اکسیژن خون و قابلیت اعلام هشدار در صورت معمول نبودن میزان هر یک این شاخص‌ها
- برقراری ارتباط تصویری و صوتی با کنسول مرکزی و با کارگران دیگر
- هشدار به کارگران دارای رفتارهای نا ایمن
- تشخیص برخورد اجسام به کارگران
- تشخیص افتادن کارگران
- پایش برخط موقعیت کارگران
- تحلیل و آنالیز نقاط پرخطر محیط کار
- اعلام خطر کارگر به سامانه مدیریت مرکزی با استفاده از کلید تعبیه شده روی کلاه (Panic Switch)
- تشخیص میزان نور محیط و روشن شدن خودکار چراغ‌های کلاه در محیط‌های تاریک
بنابراین با افزایش ضریب نفوذ و بکارگیری اینترنت اشیا صنعتی در معادن همزمان که بهره‌وری و بهینه‌سازی هزینه‌ها افزایش می‌یابد ضریب ایمنی کارکنان معدن هم بالا می‌رود و شاخص‌های مسئولیت اجتماعی در حوزه انسانی و محیط زیست هم در کار معدن بهبود پیدا می‌کند.
منابع:
https://miningdigital.com/
https://www.softwebsolutions.com/
https://www.ilna.ir/fa/tiny/news-1395582
برای اولین بار است که می‌بینیم در یک مطل ب ضمن بررسی چالش دو نمونه راهکار اجرا شد ه هم معرفی شده، دمتون گرم