۱۲ کاربرد هوش مصنوعی در معدن | بررسی هوشمندسازی معادن

هوش مصنوعی؛ آینده استخراج از معادن

صنعت معدن یکی از صنایعی پیشرو در استفاده از فناوری‌های مختلف است. با توجه به حساسیت و پیچیدگی‌های بسیار بالا معدن داران تلاش می‌کنند تا از فناوری‌های به روز استفاده کنند. از همین رو، هوش مصنوعی که درحال حاضر به عنوان یک فناوری متحول کننده از آن یاد می‌شود، یکی از اصلی‌ترین گزینه‌ها برای بهبود وضعیت معادن است. از امنیت کارگران تا بهبود شرایط تجهیزات و اکتشاف هوشمند فقط بخش از کاربرد هوش مصنوعی در معدن است. ارزش بازار هوش مصنوعی در معدن از ۶۳۴ میلیون دلار در سال ۲۰۱۹ به ۷۶۷ میلیون دلار در سال ۲۰۲۱ رسید و انتظار می‌رود این روند روبه رشد با سرعت بیشتری در سال‌های آینده ادامه پیدا کند(منبع: Globaldata).

از طرفی با توجه به وجود معادن غنی و فراوان در ایران و امنیت و کارایی پایین در این معادن انتظار می‌رود استفاده از این فناوری‌ها باعث افزایش کارایی و بالا رفتن امنیت معدن کاران شود.

کاربردهای هوش مصنوعی در معدن

ما سعی کردیم در تمامی بخش‌ها و حوزه‌ها در معدن کاربردهایی از هوش مصنوعی که قابل اجرا و حیاتی هستند را جمع آوری کنیم. در اینجا تمامی کاربردها و حتی بیشتر از این موارد با توجه به نیازها در ایران قابل پیاده سازی هستند.

۱- ایجاد امنیت برای کارگران و معدنکاران

ایجاد بالاترین سطح امنیت برای کارگران یکی از اصلی‌ترین هدف‌ها در هر معدنی است. هوش مصنوعی می‌تواند در این حوزه در چند بخش کمک حال معدن کاران باشد. یکی از مهمترین آنها استفاده از ربات‌ها و تجهیزات پیشرفته برای فعالیت‌های خطرناک است. هم‌چنین می‌توان با استفاده از بینایی ماشین استفاده از تجهیزات ایمنی توسط کارگران (PPE) را به صورت برخط تشخیص داد و در صورت خطای هر فرد، تذکرات لازم را اعمال کرد. در حالت پیشرفته‌تر هم می‌توان فعالیت‌های کارگران، تجهیزات و شرایط معدن را به صورت لحظه‌ای بررسی کرد و در صورت هرگونه اتفاق یا احتمال آن سریعاً اقدامات لازم را انجام داد.

۲- اکتشاف هوشمند

برای اکتشاف و شناسایی مناطق جدید حفاری و استخراج، از فناوری‌های متنوع و متفاوتی استفاده می‌شود. مسائلی مانند داده‌های ژئوفیزیکی، ژئوشیمیایی، زمین‌شناسی، ساختار منطقه‌ای و ... همه در این شناسایی‌ها استفاده می‌شوند. در حال حاضر با کمک هوش مصنوعی می‌توان اکتشاف‌ها را دقیق‌تر انجام داد و احتمال شناسایی یک منطقه‌ی اقتصادی‌تر را بیشتر می‌کند. استفاده از بینایی ماشین، سنجش از راه دور، زمین دیجیتال و تحلیل دقیق داده‌ها با کمک کلان داده‌ها می‌توان به نتایج بهتری در این زمینه دست پیدا کرد.

۳- پیش بینی تعمیرات لازم برای تجهیزات

تجهیزات مورد استفاده در معادن بسیار باارزش، مهم و حیاتی هستند. این تجهیزات مخصوصاً ماشین‌های این زمینه، خرابی‌های بسیار گران قیمت و پر دردسری دارند. الگوریتم‌هایی در هوش مصنوعی برای پیش بینی بهینه‌ترین زمان برای تعمیرات تجهیزات و تحلیل وضعیت فعلی تجهیزات دارد. این الگوریتم‌ها به شما کمک می‌کنند سریعتر متوجه امکان خرابی دستگاه‌ها شوید و بتوانید با برنامه‌ریزی دقیق زمان تعمیر تجهیزات را تا حد ممکن کاهش دهید. این سیستم‌ها معروف به سیستم مدیریت پیش‌بینی سلامت یا PHM (Predictive Health Management) هستند که در بسیاری از حوزه‌ها و بخش‌ها در حال استفاده هستند.

۴- سورتینگ (مرتب سازی) هوشمند

سورتینگ و جداسازی مراحلی هستند که در بسیاری از معادن در مراحل مختلف انجام می‌شوند. با توجه به محصولی که از معادن استخراج می‌شود این مراحل و سختی سورتینگ متفاوت می‌شود. معمولا این جداسازی‌ها بر اساس اندازه، مرغوبیت یا حذف مواد زائد غیر اقتصادی انجام می‌شود. این مرحله یکی از مهمترین مراحل در معادن است که موجب می‌شود تا به محصول واقعی خود برسند یا محصولات خود را در چند دسته بندی مختلف ارائه کنند.

کارخانه‌ها و معادن هزینه‌ی بسیار زیادی در این زمینه انجام می‌دهند و با این حال در بسیاری از موارد نمی‌توانند بهترین نتیجه را دریافت کنند. هوش مصنوعی و به خصوص استفاده از بینایی ماشین و یادگیری عمیق می‌تواند این سورتینگ را به صورت دقیق و با سرعت بسیار بالا انجام دهد. البته در مواردی که بینایی ماشین کافی نباشد می‌توان از یادگیری عمیق در کنار پراش ایکس ری استفاده کرد و مراحلی پیچیده‌تر را برای سورتینگ توسط هوش مصنوعی در معادن عملی کرد.

۵- تشخیص لحظه‌ای شکست دندانه (ناخن) پاکت

دندانه یا ناخن پاکت‌ها یکی از مواردی است که در معادنی مانند معدن سنگ بسیار آسیب می‌بینید. تجهیزات مختلف مانند بولدوزر و ... موظف هستند که سنگ‌های بزرگ را با پاکت‌های خود جابه جا کنند. معمولاً در این جابه جایی‌ها دندانه‌های فولادی پاکت بسیار آسیب‌پذیر هستند و در برخی مواقع شکسته می‌شوند. شکسته‌شدن آنها باعث وارد شدن این دندانه به مراحل بعدی پردازش سنگ می‌شود و در بسیاری از موارد موجب خرابی دستگاه‌ها در مراحل بعدی می‌شود. معمولاً این شکستن‌ها را تا زمانی که در مراحل بعدی دیده شوند را کسی متوجه نمی‌شود. به همین دلیل در زمان این اتفاق بسیاری از اوقات خط تولید به طور کلی متوقف می‌شود.

در هوش مصنوعی و با کمک بینایی ماشین شما می‌توانید در لحظه متوجه شکسته شدن این دندانه‌ها شوید و با اقدام سریع مانع از اتفاقات بعد از آن شوید. دقت کنید این مورد علاوه بر پیدا کردن این شکستگی می‌تواند از خسارت‌های بعدی وارده به دستگاه‌های دیگر هم کمک کند.

۶- بررسی دقیق شرایط محیط زیستی

هوش مصنوعی می‌تواند با بررسی دقیق و سریع داده‌های محیطی و شرایط محیط زیستی مانند آلودگی هوا، تاثیر بر محیط اطراف، به متخصصان در بهینه کردن استفاده از معدن کمک کنند. با توجه به حساسیت بالای مسائل محیطی زیستی و تاثیر مخربی که معدن‌ها می‌توانند بر روی محیط زیست بگذارند، این مورد یکی از مسائلی است که بسیاری در حال اجرای آن در معادن خود هستند. حتی بسیاری از حکومت‌ها در حال اجباری کردن استفاده از این فناوری‌ها برای حفظ هرچه بهتر محیط زیست هستند زیرا ضربه‌ای که بعضی از آلودگی‌های معادن به محیط زیست می‌زنند جبران ناپذیر است. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه می‌توانید صفحه هوش مصنوعی در محیط زیست را هم مطالعه کنید.

۷- جلوگیری از سرقت و دزدی از معادن

در معادن مختلف با توجه به ارزش بالای تجهیزات و منابع موجود و با در نظر گرفتن فضای بسیار بزرگ و غیر قابل کنترل، دزدی و سرقت بسیار رایج است. هوش مصنوعی در این زمینه می‌تواند کمک شایانی به معدن کاران کند. برای این مورد می‌توانید از مواردی مانند فنس مجازی برای کنترل روی تمامی فضاهای معدن داشته باشید. فنس مجازی می‌تواند یک محوطه بسیار بزرگ را بدون اینکه فنس کشی شود و مزاحم کار باشد، به صورت کامل امن کند و ورود و خروج افراد، خودروها و ... را به صورت کامل گزارش کند.

هم چنین برای ورودی و خروجی‌ها می‌توانید از پلاک خوان استفاده کنید. پلاک خوان دیدبان به شما این اجازه را می‌دهد تا بتوانید در لحظه ورود و خروج از تمامی زوایای خودرو تصویر تهیه کرده و ذخیره کنید. از طرفی می‌توانید تمام ابزار و تجهیزاتی که توسط افراد حمل می‌شود را در سامانه ذکر کرده و در لحظه تردد آنها را با دقت چک کنید. موارد دیگری مثل تشخیص چهره، سامانه مدیریت تردد و ... هم در زمینه هوش مصنوعی می‌توانند به حفظ امنیت معدن کمک کنند.

۸- انجام کارهای خطرناک توسط ربات‌ها

کار در معدن یکی از کارهای بسیار خطرناک برای انسان‌هاست. ریزش معدن، گازهای سمی، انفجار و هم‌چنین بیماری‌های حاصل از آلودگی و ذرات حاضر در هوای معادن از عوامل اصلی مرگ معدنکاران است. در این زمینه ربات‌ها می‌توانند کار معدن‌کاران را ساده‌تر و ایمن‌تر کنند. با استفاده از ربات‌ها می‌توان بسیاری از فعالیت‌ها از اکتشاف تا بهره‌برداری را با دقت بالا و با خطر بسیار پایین اجرایی کرد. این ربات‌ها می‌توانند حتی موقعیت‌ها را درک کرده و فضاها را با بینایی ماشین آنالیز کند. مواردی از این دست موجب درک بیشتر ما از فضاها نسبت به زمانی می‌شود که انسان قرار است این فعالیت را انجام دهد.

۹- بررسی لحظه‌ای کارگران و جلوگیری از خطاها

خطاهای انسانی کارگران و معدن‌کاران یکی از عواملی است که می‌تواند عواقب جبران ناپذیری داشته باشد. نظارت روی تعداد زیاد کارگران و جلوگیری از این خطاها برای انسان‌ها بسیار کار مشکلی است. با این حال استفاده از هوش مصنوعی در معادن می‌تواند به تیم عملیات و HSE کمک کند تا بتوان تمام فعالیت‌ها را آنالیز کرد.

این بررسی‌ها شامل دو بخش اصلی بررسی تجهیزات ایمنی کارگران (PPE) و بررسی حرکات و رفتار افراد در معدن است. بخش اول یعنی PPE را در امنیت کارگران پیشتر توضیح دادیم. در موضوع بررسی حرکات یا action detection می‌توان فعالیت‌های تمامی کارگران و معدنکاران را بررسی کرد. در صورتی که فعالیت اشتباهی انجام دهند می‌توان آن را به مسئول بخش گزارش کرد تا مشکلی برای افراد یا معدن به وجود نیاید.

۱۰- ایجاد دوقلوهای دیجیتال

دوقلو دیجیتال در واقع نمونه دیجیتال یک محصول یا تجهیزات واقعی است که تمام ویژگی‌های محصول فیزیکی را دارد. ما از این دوقلوها می‌توانیم برای نگهداری، نظارت و شبیه‌سازی تجهیزات و شرایط استفاده کنیم تا علاوه بر نظارت بهتر بر تجهیزات می‌توان شرایط عملیات اصلی را بهتر برنامه‌ریزی کرد. از طرفی مانند بخشی که بالاتر به آن اشاره کردیم می‌توان برای پیش‌بینی تعمیرات تجهیزات و مشکلات آن‌ها از این دوقلوها هم استفاده کرد.

۱۱- استفاده بهینه از انرژی

الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند با نظارت بر الگوها و تنظیم منبع انرژی، مصرف انرژی را بهینه کنند. هم‌چنین با یکپارچه‌سازی سیستم انرژی تجدیدپذیر می‌توان نیاز معادن به انرژی‌های فسیلی را کاهش داد. با این کار علاوه بر اینکه هزینه‌های معادن در بخش انرژی کاهش پیدا می‌کند، از نظر محیط زیستی هم می‌تواند بسیار مفید باشد.

۱۲- استفاده از واقعیت مجازی برای امنیت بیشتر

شبیه‌سازی فضای معادن و شرایط آنها می‌تواند برنامه‌ریزی‌ها را ساده‌تر کرده و امنیت کار را بسیار بالا ببرد. واقعیت مجازی (VR) به زمین‌شناسان، مهندسان و مدیران این اجازه را می‌دهد تا مدل‌های ۳بعدی سایت پروژه، تجهیزات و ماشین آلات را مشاهده کنند و با امنیت و دقت بالایی کارها را در واقعیت انجام دهند. با استفاده از واقعیت مجازی می‌توان شرایط اجرای پروژه را با جزئیات اجرایی کرد و کار اصلی را با برنامه‌ریزی بهتر و امنیت بالاتر اجرایی کرد.

استفاده از هوش مصنوعی در معادن ایران

ایران یکی از کشورهایی است که معادن بسیار غنی و فراوانی دارد که هوش مصنوعی می‌‌تواند تاثیر به سزایی بر کارایی و امنیت آنها داشته باشد. هوش مصنوعی می‌تواند کار در معدن را تا حد زیادی راحتتر و دقیق‌تر کند و افراد زیادی در این معادن در ایران فضای کار بهتری را تجربه کنند. از طرفی معدن داران هم می‌توانند از کارایی و استفاده درست از معدن مطمئن شوند و از دزدی یا اتفاقات به دور باشند. هم‌چنین مردم و دولت نیز می‌توانند از حفظ محیط زیست و آسیب نرسیدن به آن اطمینان حاصل کنند تا شاهد مشکلات بیشتر در معادن نباشیم.

با توجه به موارد بالا تمام افرادی که ذینفع معدن و کشور هستند، می‌توانند با استفاده از هوش مصنوعی در معادن بیشترین بهره را ببرند. در آینده نزدیک می‌توان گفت دیگر معدنی بدون هوش مصنوعی فعالیت نخواهد کرد به همین دلیل پیشرو بودن در این زمینه می‌تواند به شما کمک کند تا از منافع آن زودتر بهره‌مند شوید.

نکات پایانی

در صورتی که هر یک از معدن داران یا معدن‌کاران تصمیم به استفاده از این فناوری‌ها را گرفتند، می‌توانند از طریق فرم همین صفحه یا فرم مشاوره هوش مصنوعی با کارشناسان ما در ارتباط باشند. ما تلاش کردیم تا با استفاده از بهترین و مجرب‌ترین متخصصین در زمینه هوش مصنوعی خدمات این زمینه را به معدن داران ارائه کنیم. امیدواریم تا با همکاری با یکدیگر بتوانیم معدن‌هایی امن‌تر، دوست‌دار محیط زیست و پرسودتر به ارمغان بیاوریم.