矿业创新:黑科技的矿业应用专题

 

HOT在最近的长臂采煤工作面成套供货中,为工作面三机一架系统配置了超过2000个传感器,用来实时监测设备工作状况,帮助现场操作员和远程管理员分析潜在的故障及应对方法。广泛的设置传感器还应用到地面的物料输送系统、露天采矿设备,选矿选煤厂中。...



 谁是浩特?请参考下图



备注:开篇内容引用来源德勤《2016年矿业趋势追踪矿业公司未来一年将要面临的十大挑战》



曾被認為只能風靡一時的創新正成為礦業公司的重要議題。曾被認為不可行或不適合礦業的解決方案也在不斷適應礦業公司的需求—包括用低碳燃料取代柴油,以及更多地使用傳感器來監控固定和移動資產。

最近的一些創新包括力拓集團的AutoHaul自動軌道系統;研究新型水下機器人採礦原型的 VAMOS(可替代礦業操作系統)項目;以及 EDS(增強型鑽井系統),通過精准定位系統為設備操作員持續提供導航和指引,從而提升炮孔鑽機的生產力。

尽管層出不窮的技術讓人眼花繚亂,許多礦業公司仍只處於創新採用曲線的初期階段—創新的重點很大程度上仍然是優化已有的技術,從而降低成本或更有效地發現礦產資源。要想獲得突破性發展,礦業公司必須將創新重點拓展到技術之外,尋求新的方法從外部進行配置和參與。

矿业创新——性价比好的采掘技术和方法具有最广阔的发展潜力!

顛覆性技術,由於科技進步日新月異,有必要關注未來可能影響到礦業的跨行業創新,尤其是指數型技術。指數型技術並非沿線性曲線穩步發展,而是一開始保持平穩,隨後急劇攀升。因此,指數型技術往往在初期表現欠佳,之後突然加速獲得採用。

有鑒於此,我們認為以下幾項技術不僅會改變礦業公司的發展軌跡,還有望重塑各個行業:

•物联网&云计算—隨着越來越多的服務器、個人電腦、移動設備以及各種傳感器與互聯網和彼此相連,前所未有的技術突破正蓄勢待發。據預測,到2020年,物联网在全球實現的GDP增值將升至1.9万亿美元。隨着傳感器成本下降,收集各種採礦設備的數據也越來越具有可行性。這使得原始設備製造商(OEM)可以保證正常運行時間,從而切實消除所有突發的維護工作。但這只有在矿业公司准备好与供应商共享运营数据時才能实现。確保設備持續正常運行的重要性勿庸置疑,因此一些礦業公司正考慮採用基于云计算的运营数据平台,以促進與供應商之間的合作。

 案例1:HOT在最近的长臂采煤工作面成套供货中,为工作面三机一架系统配置了超过2000个传感器,用来实时监测设备工作状况,并帮助现场操作员和远程管理员分析潜在的故障及应对方法。
 案例2:广泛的设置传感器还应用到地面的物料输送系统、露天采矿设备,以及选矿厂/选煤厂中。



機器學習—無人駕駛矿卡以及自動化技術的發展已經給礦業運營帶來了翻天覆地的變化。隨着機器逐步走向“智能”,它們可以完成越來越複雜的工作—包括危險的加工活動,從而降低勞工成本並提高生產力。最終,礦業公司將實現全面自動化運營,並將勞工集中在核心職能中心,而不是偏遠地區。
基因組學—隨着行業的融合,醫學基因研究出人意料地衍生出基因組學采矿解決方案。例如,在原位修復和生物修復過程中使用能提取礦物質的細菌,這些細菌產生的天然酶可以清除金屬浸出及排放對採礦點造成的污染。雖然才剛剛起步,基因組學解決方案已經用於受污染土壤的生物修復、改善礦山排水,以及通過生態監控降低對生物多樣性的威脅。
 
可穿戴設備—隨着Fitbit和蘋果手錶在消費者市場掀起風潮,礦業公司也開始思考可穿戴技術是否能為他們帶來商業收益。答案是肯定的。通過將計算機和先進電子技術植入服裝和飾品(即:安全帽、眼鏡、手套、靴子……),礦業公司意識到一系列前所未有的好處。例如,有些設備可以追蹤卡車司機的疲勞度,從而減少危害人員安全的事故。可穿戴設備能準確定位地下工人的具體位置,礦山操作員因此可僅對其所處的礦山區域進行通風、加熱或降溫等操作,從而節省大量電力成本。可穿戴設備甚至能顯示穿戴者的身體狀況,協助快速應對意外事故或傷亡。

混合飛艇—仍處於開發階段,LockheedMartin公司有望成為商用混合飛艇巨頭,助力礦業公司將設備運送到交通不便的偏遠地區。飛艇的運輸成本預計與冰雪路段上卡車的運輸成本持平,並遠低於直升機的運輸成本。

关键应用简介1:力拓的416吨无人驾驶矿卡


自动驾驶货车在美国还处于测试阶段,但在澳洲,这些大家伙已经开始认真干活了。

来自麻省理工学院的报告显示,英国矿业公司力拓旗下的 73 辆自动驾驶大卡车正在澳洲西安吉拉斯运输铁矿石。除了能够每天 24 小时不间断工作外,自动驾驶车队的成本也比僱佣人类驾驶员低了 15%。力拓集团(Rio Tinto)在4个矿山中启用了共73辆无人驾驶卡车。这些大卡车重达416 吨,采用了GPS、雷达和雷射传感器进行导航。

通过精确的GPS导航系统,卡车能自动找到方向,并利用激光传感器和雷达来发现障碍物。它们的任务很简单:前往装货现场,待装载完毕后,行驶至另一个位置。一组监控团人员则在距离这些车辆 750 英里处实施监测。

无论矿区位于何处,自动驾驶大卡车都能够胜任一名卡车司机老手的工作,这意味着矿业公司不需要再担心偏远矿山的工作质量。此外,这些车辆还能够在检测到现场异常时,及时对工作人员进行提醒。

       未来矿山---力拓的雄心!

从2008年开始,力拓启动了基于技术提升效率的“未来矿山”(MineoftheFuture)计划。“未来矿山”不是指某座具体的矿山,而是指在整个力拓实施的一种理念,这一计划旨在探索更加先进的开采手段,全面整合运营。

作为未来计划的一部分,力拓已经部分采用并即将全面采用的新一代技术,在这其中包括:

自动卡车、自动火车、自动钻机,以及通过电脑发出所有指令的运营中心。

八年时间,力拓通过一步步实施更加先进的生产技术,向这一未来计划不断地靠近。

在广袤的矿山当中,当你深临其境,的确会生出些许科幻感觉:载重达到416吨的矿用卡车,穿梭在不同的采矿口和堆料场之间,而在滚滚红尘之中驶去驶来的巨型卡车,竟然全部凭借1500公里之外的计算机系统来控制。偌大的开采现场,你可以听到工程机械轰隆的运转声,但是却只看到寥寥可数的工作人员。力拓帕拉伯杜矿区的工作人员介绍说,即便是车辆在工作过程中,遇有什么功能障碍,珀斯的远程控制中心也能很好地进行监测,与现场的工作人员进行及时的沟通,共同解决这些障碍。

远程控制中心位于珀斯市中心,距离珀斯机场只有百米之遥,以保证这里永不断电。对于庞大的力拓铁矿业务而言,这里俨然是整个生产系统的心脏,通过这里,连接着力拓铁矿的15座矿山、1700公里铁路网络、四个码头、13个泊位,以及相关电力和配套基础设施。

力拓远程运营中心是一座极为现代化的办公楼,走进内部的办公室,你会觉得像是来到了位于硅谷的某家充满创意的科技公司。如果概括这个运营中心的作用,那就是“任务控制”。这个整体设施包含一座办公楼和一个庞大的中央控制室,在这个庞大的控制室中,有200多名工作人员,包括了负责管理矿坑、铁路、港口运作的控制员和调度员、资产管理团队,以及监控皮尔巴拉地区固定和移动设备的团队等。运营中心的工作人员介绍,过去,这些控制员、调度员以及技术人员,曾经分布在皮尔巴拉矿区各处,现在,所有人员在运营中心合作,以提高效率、增强沟通效果。

走进远程中心的中控室,两块长15米,宽1.8米的电子显示屏赫然在目,通过巨型屏幕,控制室的人们可以在任何方位、任何时候看见每列火车、每列卡车、每个挖掘机的位置,以及选矿厂的产能和港口的吞吐量。这个巨大的控制室里还拥有325多个操控台以及440多块电脑显示屏,一眼望去,颇为壮观。“调度队伍能时时把握全系统的透明运作,对矿山料堆、列车、港口料堆的质量、矿量了如指掌,决策人员也可以利用这些信息,提高整条生产链的效率,运营中心各个作业环节的控制员济济一堂,紧密合作,交换最佳作业方式的心得,并制定标准化程序,确保作业程序规划、一致。”这里的工作人员向经济观察报介绍,此外,这里还与新加坡的销售和市场团队密切联系,确保货物都能在港口装船。

力拓的自动运输系统已经运行了三年之久,事实上,力拓的铁矿部门一直运营着世界最大的无人驾驶卡车系统。目前,在皮尔巴拉的三处矿区应用了自动运输系统,这一系统有一支由73辆卡车组成的自动运输车队,这里的工作人员介绍,这样的自动驾驶卡车系统,让力拓的装载、运输成本下降了13%。2015年,力拓对这一系统又进行了一次更新,进一步提高了系统的可靠性。

力拓的自动火车系统正在调试当中,这一调试工作始于两年前。一旦这一自动火车系统全面投入运营,将成为世界首个全面自动化、长距离载重火车运输系统。而力拓的钻探系统的自动化甚至更早一些,这一的自动化系统,可以让力拓24小时不间断作业,并确保作业对环境的影响可控,生产更加安全。

这一不断进化的生产方式让力拓的每个工作人员身为骄傲。力拓远程运营中心的工作人员称,“怎样将这样的优质资产以最好的方式来生产,这是力拓始终在探索的事情。”
关键应用2:电子皮肤,全面提升矿工健康和安全
备注:电子皮肤技术,来自澳大利亚阿尔法工业技术公司(Alpha Industrial Technology Pty Ltd)。矿业应用,由HOT和阿尔法联合开发。

该技术集成的传感器重量小于1克,厚度不及头发丝的1/2,能够轻松“织入”普通纺织物(安全头盔的内带)。因此,对矿工而言,没有任何多余的佩戴感觉。

HOT基于电子皮肤二次开发的可穿戴设备能够实时监测卡车司机、矿工等一线人员的血氧含量、心率、呼吸频率、脑电波等数据,经过算法分析人员疲劳度,从而减少危害人员安全的事故。


现有的技术可以精确定位井下人员的位置,地面运控人员根据井下人员身体实时数据对所处的的井下区域进行通风、加热或降温等操作,從而节省大量的电力成本成本,并帮助井下人员获得更好的工作环境。该系统还能显示穿戴者的身体状况,帮助快速应对意外死亡或事故处理。

产品特点:

轻薄:传感器重量小于1克,集成产品后总重量<10g(含电池),厚度不及头发丝的1/2。

贴肤:深入皮肤纹理的贴合,可以随着皮肤做任意形变。

舒适:趋近于无感的佩戴体验。

准确:最好的界面贴合度带来准确的信号。

如上图,电子皮肤集成到安全帽头带的效果。


关键生理指标监测:

可实时监测,或设置简析监测以下生理指标。

脑电波(α波)——疲劳程度监测,避免一线矿工或一线操作司机劳累引发的事故

血氧含量——煤矿井下,瓦斯吸入预警

心率——实时监测矿工体态特征,便于事故应急处理和救援
 
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联系人:金通、张星华

邮箱: jito.jin@hotmining.com

phoenix.zhang@miningmes.com

电话: 028-83311885

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