Kopalnie autonomiczne

Górnictwo to gałąź gospodarki z długą historią, której początki sięgają epoki kamienia. Cały ten czas ewoluowało, od wydobycia zasobów powierzchniowych przy użyciu prymitywnych narzędzi, które ciągle udoskonalano, po eksploatowanie coraz głębszych złóż kopalin pod ziemią. Rozwój ten był od zawsze nakierowany na zwiększanie wydajności wydobycia i poprawę bezpieczeństwa górników, którzy pracują w bardzo trudnych warunkach. W tym celu branża wdraża najnowsze rozwiązania z dziedziny automatyki, pomiarów, komunikacji i korzysta z urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym. W artykule przedstawiamy ich przykłady.

Posłuchaj
00:00
Spis treści

Roboty w kopalniach

Ze względu na specyfikę pracy w kopalniach, podziemnych i odkrywkowych, dąży się do ograniczania obecności ludzi w szczególnie niebezpiecznych rejonach tych zakładów. W tym celu m.in. wykorzystuje się w nich roboty. Są one jak na razie głównie wykorzystywane w zadaniach nietypowych jak eksploracja zamkniętych kopalni. Wiele z nich jest bowiem coraz częściej poddawanych ponownej ocenie pod kątem występowania w nich złóż kopalin rzadkich, które dawniej uważano za niewartościowe, a które obecnie są niezbędne na przykład w produkcji elektronicznej, jak pierwiastki ziem rzadkich. Badania pod tym kątem są prowadzone zwłaszcza w Unii Europejskiej, która w związku z problemami z dostępnością do surowców o krytycznym znaczeniu dla branż strategicznych zamierza uniezależnić się od ich niepewnych zewnętrznych źródeł.

W Europie jest nawet kilka tysięcy opuszczonych kopalń, obecnie zazwyczaj zalanych, które wymagają sprawdzenia. Wysłanie tam ludzi, by penetrowali zatopione, wąskie korytarze, poruszając się w mętnej wodzie i w ciemnościach, wiązałoby się, poza kosztami, z narażeniem nurków na ogromne niebezpieczeństwo. Zaprojektowania robotów do tego zadania również nie jest jednak łatwe. Główne wyzwanie to opracowanie konstrukcji umożliwiającej poruszanie się w ciasnej przestrzeni przy ograniczonej widoczności, a więc o odpowiednio małych rozmiarach, w której należy jednak zmieścić dużą liczbę wyposażenia, w tym napęd, systemy nawigacyjne i komputer pokładowy, urządzenia pobierające próbki i rejestrujące dane geologiczne i przestrzenne.

Pracuje się też na rozwiązaniami, które mają poprawić bezpieczeństwo górników dzięki łącznemu wykorzystaniu Internetu Rzeczy i robotów. Przykładem jest detekcja oraz sprawdzanie wycieków toksycznych substancji. W tym celu tworzy się sieci IoT czujników, które monitorują środowisko kopalni i zapewniają wczesne ostrzeganie o zagrożeniu, co pozwala na czas ewakuować górników. Wówczas w niebezpieczny rejon wysyła się roboty, by zbadały wyciek. Wyzwaniem w tworzeniu i utrzymaniu infrastruktury Internetu Rzeczy w kopalniach jest to, że inaczej niż w fabryce, gdzie maszyny, stanowiska robocze i linie produkcyjne mają określoną lokalizację, środowisko pracy pod ziemią ciągle się zmienia, a przestrzeń jest nieregularna i zamknięta. Pracuje się również nad cobotami, które współpracując z ludźmi będą wysyłane jako pierwsze do zbadania otoczenia pod kątem występujących w nim zagrożeń (na przykład osunięć skał), zanim na dane stanowisko wejdą górnicy.

Case study – Kopalnie autonomiczne

Rio Tinto jest pierwszą firmą, która zrealizowała całkiem zautomatyzowane wiercenie otworów bez interwencji człowieka. Cel ten osiągnięto w ramach systemu ADS (Autonomous Drill System), który pozwala operatorowi korzystającemu z pulpitu sterowniczego w zdalnej lokalizacji nadzorować kilka autonomicznych wiertnic różnych producentów jednocześnie.

Ponadto w australijskich kopalniach Rio Tinto pracują autonomiczne, bezzałogowe ciężarówki (Autonomous Haulage System). Wyposażono je w liczne czujniki (m.in. radarowe i laserowe). Wyniki pomiarów są wykorzystywane przez program sztucznej inteligencji, dzięki któremu pojazdy uczą się topografii terenu kopalni. Trasy wywrotek, śledzone dzięki zamontowaniu w nich odbiorników GPS, są także poddawane analizie w centrum sterowania. Pozwala to koordynować ich przemieszczanie się i optymalizować przyszłe ścieżki i parametry ruchu (prędkość). Ponadto ciężarówki wyposażono w autonomiczny system detekcji kolizji. Na podstawie danych z licznych czujników, gdy na drodze pojawi się przeszkoda, automatycznie modyfikuje on zadaną trasę pojazdu. Sensory monitorują również stan wywrotki, m.in. ciśnienie w oponach, temperaturę płynów chłodzących, ich ciśnienie, poziom i stopień czystości, temperaturę oraz poziom wibracji łożysk, temperaturę i ciśnienie w układzie hamulcowym. Dzięki temu zamiast angażować personel do wykonywania okresowych przeglądów floty, można przewidywać problemy eksploatacyjne i na bieżąco na nie reagować.

W zakładach górniczych Rio Tinto uruchomiono również autonomiczne pociągi. Długodystansowa sieć kolejowa o dużym zasięgu działa w następujący sposób: po wprowadzeniu przez kontrolera, który znajduje się w centrum operacyjnym, informacji o trasie przejazdu i uruchomieniu przez niego systemu, komputery pokładowe składu oraz komputery w centrum sterowania przejmują kontrolę i podejmują wszystkie dalsze decyzje odnośnie do sterowania pojazdem samodzielnie. Odpowiadają one m.in. za to, aby pociąg nie przekraczał limitów prędkości, nie zderzył się z innymi składami i przejeżdżał tylko przez puste przejazdy kolejowe. Również jeżeli wykryją awarię jakiegokolwiek podzespołu pojazdu, muszą go bezpiecznie zatrzymać.

Kopalnie autonomiczne

Wszystkie innowacje opisane powyżej zbliżają kopalnie do celu, którym jest ich w pełni autonomiczna praca. Podejmowane są już pierwsze próby w tym zakresie. Sztandarowy przykład to projekt realizowany w kopalniach rudy żelaza w regionie Pilbara w Australii Zachodniej przez firmę Rio Tinto. Sukcesywnie wdraża ona w swoich zakładach górniczych rozwiązania autonomiczne. Jak do tej pory skupiano się w tym zakresie na dwóch segmentach działalności kopalń: wierceniu i transporcie urobku (patrz: ramka).

 

Monika Jaworowska

Spis treści
Zobacz więcej w kategorii: Temat miesiąca
Artykuły
Oil&gas i sektor chemiczny - automatyka i pomiary w branżach procesowych
Silniki i napędy
Nowoczesne przekładnie i motoreduktory - kompendium
Obudowy, złącza, komponenty
Nowoczesne kable, złącza i osprzęt kablowy
Przemysł 4.0
Smart Factory 2024
Bezpieczeństwo
Automatyka i urządzenia do zastosowań specjalnych
Przemysł 4.0
Nowoczesna intralogistyka i logistyka zakładowa
Powiązane treści
Niezawodna sieć Ethernet – nawet pod ziemią
Prowadniki kablowe ESD dla obszaru ATEX (strefy zagrożenia wybuchem)
Zobacz więcej z tagiem: Bezpieczeństwo
Kalendarium
Gun Expo 2025
Targi krajowe
Targi HUNT EXPO 2025
Gospodarka
Rynek czujników gazów - 3 mld dolarów w 2032 roku

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów