Роботы и искусственный интеллект в шахтах. Новая эра
Олег Афанасьев
Данная книга будет полезна как для начинающих специалистов в горном деле, так и для опытных профессионалов, которые хотят расширить свои знания в области газовой безопасности. В целом, книга призвана стать полезным ресурсом для специалистов, занимающихся разработкой и внедрением новых технологий на шахтах, а также для всех, кто интересуется применением роботов и искусственного интеллекта в различных областях науки и техники.
Олег Афанасьев
Роботы и искусственный интеллект в шахтах. Новая эра
Часть 1. Введение
Данная книга будет полезна как для начинающих специалистов в горном деле, так и для опытных профессионалов, которые хотят расширить свои знания в области газовой безопасности.
Книга о роботизированных системах в шахтах будет включать описание технологий мониторинга, поиска и спасения, а также управления манипуляторами на примере робототехники в шахтах, а также перспективы развития этой области.
1.1. Цели книги
Цель данной книги – рассмотреть возможность применения инновационных подходов и новых технологий в области газовой безопасности, а также возможность использования роботов, автоматизированных систем, искусственного интеллекта и нейросетей в угольных шахтах.
Основной задачей книги является ознакомление читателей с возможностями и перспективами применения новых технологий для повышения безопасности и эффективности работы на угольных шахтах. В книге будут рассмотрены различные виды роботов и автоматизированных систем, а также возможность их применения для выполнения задач, связанных с газовой безопасностью на шахтах.
Кроме того, книга будет посвящена исследованию современных подходов к обнаружению и контролю опасных газов в шахтах, рассмотрены примеры успешных проектов в данной области, а также обсуждены перспективы дальнейшего развития технологий и их влияние на работу на угольных шахтах.
В целом книга призвана стать полезным ресурсом для специалистов, занимающихся разработкой и внедрением новых технологий на шахтах, а также для всех, кто интересуется применением роботов и искусственного интеллекта в производственной сфере.
Книга представляет собой обзорный материал о том, как новые технологии могут применяться для повышения безопасности и эффективности работы на угольных шахтах.
Во второй части книги рассматриваются основные проблемы, связанные с газовой безопасностью на угольных шахтах, и представлены различные методы диагностики и контроля опасных газов, используемые в настоящее время. Также описываются преимущества и недостатки существующих роботизированных систем мониторинга в угольных шахтах.
В третьей части книги кратко описываются существующие технологии, используемые для поиска и спасения людей в аварийных ситуациях в шахтах. Также дается оценка преимуществ от применения роботизированных систем поиска и спасения в шахтах с применением в них ИИ.
Инновационные подходы и новые технологии в рамках возможности их применения для обеспечения газовой безопасности, такие как использование искусственного интеллекта и машинного обучения для обнаружения и контроля опасных газов на шахтах, представлены возможные роботизированные системы поиска и спасения людей в угольных шахтах и дана оценка преимуществ от применения такого рода роботизированных систем поиска и спасения в шахтах с применением в них ИИ.
В четвертой части книги описаны перспективы развития роботов роботизированных систем в угольных шахтах.
Рассмотрены тенденции развития технологий для роботизированных систем в шахтах.
Дан краткий обзор различных видов роботов и автоматизированных систем, которые могут быть применены для выполнения задач, связанных со спасением людей и газовой безопасностью на угольных шахтах. Рассматриваются конкретные примеры их использования в различных условиях эксплуатации шахт.
Также в книге затрагивается актуальная тема автоматизации процессов на угольных шахтах, включая использование автономных транспортных средств и беспилотных аппаратов для мониторинга состояния шахт и выполнения различных задач с использованием ИИ.
Таким образом, данная книга может быть полезна как специалистам, работающим на угольных шахтах или занимающимся разработкой новых технологий для шахтной промышленности, так и всем, интересующимся инновациями в области газовой безопасности и автоматизации процессов на производстве.
1.2. Обзор технологий, используемых в робототехнике для шахт
Горнодобывающая индустрия, включая угольные шахты и рудники, является ключевой отраслью в мире. С каждым годом она сталкивается с повышением требований к безопасности, эффективности и экологичности процессов. В ответ на эти вызовы шахтные предприятия все больше обращаются к интеллектуальным технологиям, робототехнике, искусственному интеллекту (ИИ), автоматизированным системам контроля за газовой безопасностью и спасательным системам.
Горнодобывающая индустрия играет важную роль в мировой экономике, обеспечивая сырьем многие отрасли. Однако добыча полезных ископаемых сопряжена с высокими рисками для здоровья и жизни шахтеров. По данным Международной организации труда (МОТ), ежегодно в мире погибает около 15 тысяч рабочих на шахтах. Чтобы снизить аварийность и смертность, компании внедряют новейшие технологии. Лидерами здесь являются США, Канада, Австралия, Германия. Одно из ключевых направлений – применение роботизированных комплексов для бурения, добычи, транспортировки. Роботы оптимизируют процессы, повышают производительность и исключают присутствие людей в опасных зонах.
Активно применяется искусственный интеллект для мониторинга состояния горных выработок, прогнозирования опасных ситуаций, оптимизации шахтных операций.
Передовые системы контроля метана, CO и других газов в режиме реального времени с AI-аналитикой данных помогают предотвратить взрывы и отравления.
Внедряются автоматизированные комплексы для экстренного оповещения, поиска и спасения шахтеров. Они включают датчики жизненных показателей, средства связи, роботов.
Таким образом, новые технологии кардинально меняют горнодобычу, делая ее более безопасной, эффективной и экологичной. Эта тенденция будет только набирать обороты.
Внедрение передовых технологий в горнодобывающей промышленности – это комплексный и многогранный процесс, охватывающий все аспекты работы шахт и рудников.
Одно из важнейших направлений – повышение безопасности труда шахтеров. Для этого используются автономные бурильные роботы, исключающие присутствие людей в опасных зонах. Также применяются датчики газов, вибрации, давления с системами оповещения в режиме реального времени.
Другое ключевое направление – оптимизация производственных процессов с помощью программного обеспечения и искусственного интеллекта. Системы на базе машинного обучения анализируют большие объемы данных, выявляют закономерности, предсказывают опасные ситуации, рассчитывают оптимальные режимы бурения и взрывных работ.
Активно внедряются автоматизированные системы управления конвейерным транспортом, погрузочно-доставочными машинами. Они позволяют свести к минимуму участие человека в рутинных операциях в шахте.
Важное значение имеют роботизированные комплексы для мониторинга состояния горных выработок. Они включают беспилотные летательные и наземные аппараты, оснащенные различными датчиками, которые обследуют шахты, находят опасные участки.
Таким образом, внедрение новых технологий кардинально меняет горнодобывающую промышленность и делает ее безопаснее, эффективнее, экологичнее. Это глобальный тренд, который будет только набирать силу.
Развитие и внедрение передовых технологий в горнодобывающей промышленности – это устойчивая глобальная тенденция, обусловленная рядом факторов.
Во-первых, постоянно растут требования промышленной безопасности и охраны труда. Необходимо свести к минимуму риски для здоровья и жизни шахтеров.
Во-вторых, идет постоянный рост производительности труда и эффективности добычи полезных ископаемых. Это достигается за счет оптимизации всех процессов.
В-третьих, ужесточаются нормы по охране окружающей среды. Новые технологии позволяют снизить уровень выбросов и отходов, минимизировать экологический ущерб.
В-четвертых, развиваются такие области, как робототехника, датчики, программное обеспечение, искусственный интеллект. Это открывает новые возможности для автоматизации и оптимизации горных работ.
Можно уверенно прогнозировать дальнейшее ускорение технологических изменений в горнодобывающей отрасли. Компании будут активно внедрять самые современные разработки для повышения безопасности, производительности и экологичности добычи полезных ископаемых. Эта тенденция сохранится и в ближайшие десятилетия.
Робототехника имеет огромный потенциал в горнодобывающей промышленности. Роботы могут выполнять задачи, которые опасны для человека, а также улучшать эффективность работ. Например, автономные буровые роботы способны работать в условиях высокой температуры и давления, что позволяет ускорить процесс бурения и уменьшить риск для рабочих.
Применение робототехники в горнодобывающей промышленности – это одно из самых перспективных и быстроразвивающихся направлений. Ведущие горнодобывающие компании мира, такие как BHP, Rio Tinto, Glencore, активно внедряют роботизированные системы на своих предприятиях.
Особенно востребованы автономные бурильные роботы, способные работать в сложных условиях высоких температур, давления, запыленности. Они заменяют людей в опасных зонах, повышают скорость и качество бурения. Такие роботы оснащены системами технического зрения, лазерного сканирования, датчиками вибрации и положения.
Другое перспективное направление – роботизация транспортировки и погрузки горной массы. Автоматизированные самосвалы оптимизируют логистику, повышают производительность, исключают ошибки. Применяются роботы для мониторинга состояния шахт, обнаружения трещин и поиска людей при авариях. Они оснащены различными датчиками, системами навигации и связи.
Внедрение робототехники позволяет сделать работу шахтеров более безопасной и эффективной. Эти технологии будут и дальше активно развиваться и совершенствоваться.
Вот несколько конкретных примеров использования робототехники в горнодобывающей промышленности:
Шведская компания BrokkAB разработала и представила демонтажные серийные робо-ты которые способны производить бурение скважин в шахтах без тяжелой техники, разработку горных пород в ограниченных пространствах, оборку за-колов, дробление негабарита. Данные роботы (рисунок 2)оснащены манев-ренным манипулятором, который имеет диапазон оборота от 270 г до 360 г [2]. Это позволяет производить работы в различных плоскостях, например гори-зонтальное бурение.
Демонтажный робот (https://t.me/Plasma_GPT_AI_Bot)
Компания Rio Tinto внедрила на своих железорудных шахтах в Австралии автономные бурильные роботы Pit Viper. Они могут работать без участия оператора в течение 24 часов, увеличив скорость бурения на 22 %.
Caterpillar разработала систему управления бурением под названием Command for Drilling, которая включает автоматизированные функции для управления бурильными установками. Она предлагает высокий уровень автоматизации, отслеживание производительности и снижение затрат.
На шахтах компании Norilsk Nickel внедрены роботы для обслуживания и ремонта горного оборудования в опасных условиях. Они оснащены манипуляторами, датчиками, камерами.
В Испании применяется роботизированный проходческий комбайн Alpine AM-105ex разработанный фирмой "SANDVIK".
Проходческий комбайн (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Проходческий_комбайн_4.JPG (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D0%BD_4.JPG))
Финская компания Sandvik разработала инспекционных роботов для мониторинга состояния подземных шахтных выработок. Роботы могут работать автономно до 8 часов. Также Sandvik презентовал новую систему AutoMine, которая позволяет полностью автоматизировать эксплуатацию подземных самосвалов. С новым решением техника способна работать непрерывно без участия оператора. Система AutoMine обеспечивает непрерывную откатку руды и подъем подземных самосвалов на поверхность. Разработчики внедрили технологию умного переключения режима работы самосвалов с подземного на наземный. «Рокировка» производится в режиме реального времени, за счет чего машины могут без остановок поднимать горную массу из выработок. Как утверждают в Sandvik, новая технология совершит революцию в горнодобывающей отрасли. Решение AutoMine не только ускоряет производственный цикл, но и повышает безопасность ведения горных работ. Кроме того, систему можно напрямую подключить к системе OptiMine, которая автоматически отправляет различные задачи. Система AutoMine передает данные о статусе выполнения операций и формирует общий отчет для улучшения управления производством.
Погрузчик (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2010_04_21_M?nchen_Bauma_165152_(4566543916).jpg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2010_04_21_M%C3%BCnchen_Bauma_165152_(4566543916).jpg))
В Китае создан робот DIBS для автоматического обнаружения трещин в скальных породах на угольных шахтах с помощью ультразвука.
Австралийская компания Emesent использует автономные летающие дроны для сканирования, картографирования и мониторинга состояния шахт.
Вот еще несколько примеров использования робототехники в горной промышленности:
В России на шахте Сибирская внедрен роботизированный комплекс Карьер-15Д для бурения взрывных скважин. Производительность труда выросла в 3 раза.
Американская компания Caterpillar разработала автономный погрузчик R1700, который используется в шахтах для погрузки и транспортировки горной массы.
