国际工业车辆技术
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无线通信的可靠性如何推动自主采矿

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诺基亚(Nokia)油气和采矿业务全球业务部门负责人Jaime Laguna认为,自主技术在采矿业中扮演着重要角色。

尽管在数字化方面进展缓慢,但采矿业在采用自主技术方面领先于其他许多行业。利用工业物联网传感器、摄像头、边缘计算、人工智能(AI)和机器学习,采矿运营商正在开发越来越强大的算法,利用摄像头和传感器的数据在各种作业中驱动自主车辆。使这成为可能的关键技术之一是基于私人无线的,今天,基于4G/LTE,在一些早期的情况下,基于5G。

这些自主技术的成功使许多矿山在无需人工干预的情况下实施全自动化战略(又称9级自动化),所有手动设备(包括挖掘机、矿石运输车、破碎机和火车)最终将被自主设备所取代。

在完全自主行为不实用的地方,远程操作将使关键人员能够在使用虚拟远程级别的距离处监控自动化过程并操作机器。这些不仅仅是有抱负的用例。有许多矿业供应商目前提供自治系统,如小松,他们正在整个行业被广泛采用。

小松的自治运输系统(AHS)

世界上最畅销的超级自卸卡车小松的自动运货卡车(AHTs)迄今已运输了超过30亿吨。该公司预计,到2020财年,他们将拥有350多辆自动卡车,在三大洲的15个地点运送铜、铁、煤和油砂。该公司与客户密切合作,对安全功能进行微调;实现了该系统13年零伤害的安全和生产记录亚博app

一个完整的卡车车队可以由一个控制器监控,这个控制器位于数千公里之外,可以一周7天,每天24小时工作。该方法为矿队所有者提供了显著的安全性、生产率、可靠性、性能和运营效益。澳大利亚的一个矿山使用50台AHT,计算出每辆卡车每年75小时的生产率效益。这意味着,为了实现5000万欧元的收入增长,运输量将增加150万吨。

AHS的另一个有趣的用例是悬挂时间减少。'Hand Time'是铲子或挖掘装置可能挂起的时间,等待将其矿石倾倒在卡车中。随着自动化系统到位,铲子可以自动导航到点点,而无需铲子作为视觉指示器的铲斗达到零悬挂时间。以每小时18个载荷的速度为每小时20小时,自动化操作显示,增加了500多小时的铲子容量,每年增加了200多万吨的巨额生产力。

可靠的无线连接

可靠的无线连接是小松AHS的钥匙。4G / LTE私人无线技术对于系统的进度至关重要。在AHTS的早期试验中,小松使用Wi-Fi来控制卡车。三松公司内部研究与Wi-Fi连接的自主运输卡车(AHT)在三个生产网站上透露,通信设备问题 - 每小时最多5或六个误差 - 占24小时内的15.13%,每天每次AHT增加最多13分钟的丢失时间。

向4G/LTE专用无线网络的过渡将生产客户现场每卡车运行小时的此类通信错误减少了84.6%。这使得生产率提高了8.5%,根据电铲的产量,年产量高达25万吨。在早些时候提到的同一个澳大利亚矿井,向私人无线的过渡减少了90%的停车事件(由错误的Wi-Fi切换引起)和7%的油耗增长。

最初,4G/LTE是为支持高速列车而设计的,移动通信速度高达350公里/小时。当然,AHT不能移动得这么快。然而,它们的移动速度仍然比Wi-Fi所能支持的要快,而Wi-Fi从来没有为移动切换设计过,比步行速度还要快。4G/LTE也更安全,覆盖范围更广,对无线电干扰的容忍度也更高。

随着5G的到来,4G/LTE更强大的蜂窝技术将向前迈出更大的一步,5G有望在未来几年实现。5G将把与4G/LTE相关的延迟降低一个数量级,达到~1ms,这将大大促进机器自动化。5G还将支持大规模的物联网传感器网络,非常高的带宽,因此,开辟更多的使用案例。

与露天户外场地相比,地下采矿环境,与隧道网络持续改变隧道网络,造成了特定的通信挑战。通信网络需要通过“盲人”的生产区域,以及狭窄的漂移和宽阔的石墙,提供可靠的无线语音和数据通信。

4G / LTE和5G最初是为了处理市中心城市核心典型的强烈干扰,几十年前还解决了城市间地铁隧道的挑战。虽然是非常不同的语言环境,地铁隧道和地下矿井具有非常相似的无线电波传播特性。

采矿业在采用自主技术方面的进展令人印象深刻。业界普遍认为,自主和远程操作是未来的发展方向。像小松和其他公司这样的主要采矿业参与者正在使采矿业迅速实现他们的雄心壮志——利用物联网、AI/ML和4G/5G私人无线等技术来建造未来的矿山。

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关于作者

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Saul Wordsworth是IVT品牌的副编辑 - 包括季杂志的数字和印刷版,季杂志和高速公路年度,以及IVTINTERNONIONATIONG.com。他是宁静的骑自行车者和生活在伦敦北部。

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