Trung Quốc phát triển khai thác mỏ thông minh, ứng dụng Kiến trúc Internet Công nghiệp, 5G và AI

Ngành công nghiệp khai thác mỏ đang có nhiều thay đổi thú vị và được hưởng lợi từ công nghệ mới cũng như những tác động làm gia tăng tính bền vững, năng suất và an toàn.

Nhưng những thay đổi này không có nghĩa là việc khai thác sẽ không gặp phải những thách thức trong tương lai. Sẽ có những thách thức phải vượt qua như nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới hoặc thích nghi với những thay đổi bền vững trên thế giới.

Công nghiệp khai thác tài nguyên khoáng sản luôn là một công việc nguy hiểm, những công nghệ khai thác thông minh được phát triển nhằm mục đích khiến hoạt động sản xuất trở nên an toàn hơn. Ngành khai thác mỏ gia tăng sự quan tâm đến các giải pháp sáng tạo cho những vấn đề lớn phải đối mặt hiện nay.

Những vấn đề trọng yếu ngành khai thác mỏ hiện phải giải quyết

Những hoạt động khai thác mỏ ngày càng đi xuống sâu hơn để thu được những khoáng chất mà xã hội cần. Nhiều vấn đề phát sinh từ nhu cầu ngày càng lớn này, đặc biệt là an toàn lao động. Môi trường nguy hiểm hơn và nguy cơ nứt vỡ, sụp đổ hầm lò càng gia tăng khi mỏ càng sâu. Những nguy hiểm này khiến áp lực đối gia tăng với các chuyên gia đổi mới trong ngành khai thác mỏ trong nỗ lực tìm kiếm và phát triển các giải pháp nhằm duy trì sự ổn định, vững chắc của các mỏ đồng thời đảm bảo an toàn cho người lao động.

Chỉ trong tháng 10, đã có nhiều vụ tai nạn khai thác mỏ bi thảm trên toàn thế giới.

Trung Quốc vốn có truyền thống khai thác mỏ lâu đời, quốc gia có 5.300 mỏ và 1,3 nghìn tỉ tấn trữ lượng than đã được xác minh, gần đây đã phát triển hàng loạt phương pháp khai thác thông minh. Tất cả những sáng kiến đều được phát triển trên nền tảng Kiến trúc Internet Công nghiệp nhúng với công nghệ truyền thông 5G, Trí tuệ Nhân tạo (AI) và Nghiên cứu cơ bản để thúc đẩy tư duy sáng tạo trong hoạt động khai thác an toàn, thông minh, hiệu quả và thân thiện môi trường.

Thực tế của ngành cho thấy, những quy trình sản xuất, bao gồm đào hầm lò, khai thác và vận chuyển, đều có thể phát triển trên nền tảng công nghệ 5G và AI.

Những thách thức của hoạt động khai thác than

Khối lượng bụi khổng lồ là không thể tránh khỏi trong quá trình khai thác được cơ giới hóa hoàn toàn với điều kiện làm việc khắc nghiệt. Mặc dù ngành công nghiệp khai thác mỏ đã chấp nhận các hoạt động được điều khiển từ xa, nhưng hiển thị thông tin chính xác theo thời gian thực là một trở ngại đáng kể.

Ngày nay, đường truyền không dây của phim HD với hàng trăm kênh và băng thông đường truyền tải lên tới hơn 1 Gbit/s do được hỗ trợ bởi băng thông cực cao của mạng 5G và công nghệ cấu hình khe thời gian đường lên - xuống đảo ngược. Sử dụng công nghệ AI, hình ảnh toàn cảnh được tạo ra bằng phương pháp ghép nhiều bức ảnh riêng lẻ lại với nhau.

Hơn nữa thuật toán lọc bụi đảm bảo phim HD thời gian thực về máy khoan cắt chuyển động có thể hiển thị rõ nét môi trường làm việc xung quanh máy cắt trong bán kính 20 mét, ngay cả khi bị bao phủ bởi bụi dày đặc và sương mù.

Nhờ độ trễ thấp của mạng 5G, văn phòng điều hành có thể quản lý công nhân làm làm việc trong hầm lò, đảm bảo điều khiển thiết bị khai thác từ xa với độ chính xác cao.

Hoạt động khai thác than nguy hiểm và thách thức nhất là đào hầm dưới lòng đất. Hơn 40% tai nạn mỏ than là rủi ro liên quan đến đường hầm. An toàn dưới lòng đất trong các mỏ thông thường phụ thuộc vào tổ nhóm lao động với các trưởng nhóm giám sát cấp dưới.

Trong lĩnh vực công nghiệp này, hơn 50% các vụ tai nạn trong đường hầm liên quan đến lỗi của con người, việc xác định và giảm thiểu triệt để những yếu tố rủi ro trở thành một yêu cầu quan trọng, đòi hỏi phải ứng dụng công nghệ.

Những cảm biến âm thanh hình ảnh cảnh báo thời gian thực được cài đặt trên các tuyến hầm lò trên nền tảng 5G có thể truyền tải video tại chỗ theo thời gian thực về văn phòng điều hành, các thuật toán AI theo dõi và phát hiện những hoạt động bất thường của hầm lò và địa tầng, phát hiện kịp thời vi phạm và những vấn đề về hầm lò giúp nhà quản lý kịp thời đưa ra quyết định, đảm bảo an toàn vận hành khai thác từ quan điểm công nghệ và kỹ thuật.

Để giải quyết những thách thức và tích hợp công nghệ hiện đại, Huawei và China Energy, hợp tác với hơn 30 đối tác để phát triển MineHarmony, hệ điều hành đầu tiên sử dụng Internet vạn vật (IoT) trong lĩnh vực khai thác trong khoảng thời gian ba tháng.

Ngoài việc cung cấp các giao thức thống nhất cho các thiết bị khác nhau, MineHarmony còn “đơn giản hóa các hoạt động” thông qua kiểm tra không giám sát.

Khai thác thông minh để giải quyết các nhược điểm của công nghiệp mỏ

Hãng truyền thông khổng lồ Huawei công bố đưa hệ điều hành MineHarmony vào giai đoạn ứng dụng thương mại trên diện rộng. Đây là hệ điều hành chuẩn hóa ngôn ngữ thiết bị và hỗ trợ kiểm tra không giám sát. Hệ thống hỗ trợ các thiết bị thuộc mọi kích cỡ và sử dụng các giao thức hợp nhất để cho phép chia sẻ dữ liệu, kết nối máy-máy, nhận thức tình huống xung quanh tăng cường và kết nối người - máy.

Theo Huawei, trên nền tảng 5G và ứng dụng AI, MineHarmony sẽ đưa hoạt động khai thác mỏ thông minh sang một giai đoạn mới.

Cốt lõi của khai thác thông minh nằm trong thiết lập kiến ​​trúc Internet công nghiệp thống nhất, cùng với Hệ điều hành Internet vạn vật (IoT) thống nhất. Một hệ điều hành như vậy cung cấp các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật truy cập nhất thể hóa cho nhiều loại thiết bị khai thác và cảm biến. Hệ điều hành mới cũng thay thế các hệ điều hành của các nhà cung cấp, đồng thời thực hiện kết nối các thiết bị khai thác thông qua những giao diện thống nhất và định dạng dữ liệu thống nhất.

Đây là Giải pháp IoT khai thác và MineHarmony của Huawei, bao gồm cả Hệ điều hành MineHarmony. Thông qua công nghệ bus mềm, MineHarmony giúp các doanh nghiệp khai thác thu thập dữ liệu trực tuyến, thời gian thực, đồng bộ hóa dữ liệu với thiết bị và hệ thống trong mọi tình huống. Xây dựng một nền tảng vững chắc cho sự phát triển mỏ khai thác thông minh, thực sự mở ra kỷ nguyên Internet vạn vật (IoE).

Sử dụng MineHarmony, các doanh nghiệp khai thác hình thành một bộ tiêu chuẩn để thu thập dữ liệu IoT thông qua khung giao thức tiêu chuẩn, tổng hợp dữ liệu vào kho dữ liệu thống nhất để sau đó trích xuất những thông tin hữu ích. MineHarmony hỗ trợ triển khai những nâng cấp thông minh, đồng bộ hóa thiết bị và thúc đẩy cộng tác giữa các thiết bị, đồng thời cho phép các đối tác ứng dụng triển khai liên kết dữ liệu, phát triển thông minh và sử dụng các ứng dụng.

Nhân viên chỉ huy và điều phối giám sát các hoạt động khai thác từ trên mặt đất và điều phối các nhiệm vụ thông minh với sự hỗ trợ của AI trong thời gian thực, cho phép sản xuất an toàn hơn và hiệu quả hơn dựa trên dữ liệu hoàn chỉnh.

Chẳng hạn, trung tâm chỉ huy và điều phối có thể nhanh chóng phối hợp sơ tán, tắt thiết bị khai thác và thông gió cho địa điểm sau khi phát hiện những vấn đề như tràn khí. Hành động kịp thời này có thể làm tăng hiệu quả của phản ứng khẩn cấp.

Với những tiến bộ trong vật lý, toán học và lĩnh vực nghiên cứu cơ bản khác, 5G và AI được sử dụng trong nhiều tình huống khai thác hơn. Những thuật toán AI sẽ tổng hợp kiến ​​thức chuyên môn để giải phóng con người khỏi những công việc nguy hiểm, đầy thách thức và lặp đi lặp lại. Ví dụ như phân tích video trên nền tảng AI giúp phát hiện độ sâu khoan thông minh trong quá trình vận hành để giải phóng áp suất và tránh vỡ đá, cung cấp chất lượng mũi khoan có thể theo dõi và những quy trình hoạt động được kiểm soát đồng thời bảo vệ môi trường sản xuất dưới lòng đất.

Theo Ge Shirong, chủ tịch Đại học Khai thác và Công nghệ Trung Quốc và Viện sĩ Bắc Kinh của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, ngành khai thác mỏ cần có một hệ điều hành đồng bộ và nhất thể hóa, cho phép kết nối toàn diện tất cả các mỏ than.

“Đối với thiết bị, chúng ta cần tiếp tục hoàn thiện và nâng cấp các hệ điều hành chuyên dụng như Mine-Harmony để thống nhất các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật truy cập dữ liệu. Khai thác than thông minh hiện đang được phát triển nhanh chóng ở Trung Quốc. Công nghệ kỹ thuật số là chìa khóa để giúp các mỏ than đạt được mục tiêu này, vẫn còn một tương lai rộng mở ở phía trước” ông nhấn mạnh.

Theo Tech Wire Asia