استفاده از اترنت برای بهره‌وری معادن از شبکه‌های اتوماسیون صنعتی

استفاده از شبکه‌های اترنت صنعتی در محیط‌های زیرزمینی

در شبکه‌­های اترنت امروزی، امکان انتقال دو طرفه­‌ی صدا، ویدیو و داده در سرتاسر عملیات ماینینگ، روی زمین و زیر زمین وجود دارد. استفاده از سیستم‌های کنترل صنعتی باعث شده تصمیم گیرندگان در جریان روند استخراج معدن یا اصطلاحاً ماینینگ قرار گرفته و دسترسی از راه دور به عملیات داشته باشند. شبکه­‌ی اترنت یک پروتکل شبکه استاندارد و مقرون به صرفه فراهم می‌کند که تحت پشتیبانی صدها تأمین کننده قرار دارد که انواع سخت‌افزار، نرم‌افزار و سیستم‌های تعامل‌پذیر (سازگار) را فراهم می­کنند.  ویژگی دیگر شبکه‌های اترنت، مقیاس‌پذیر بودن آنها است، در نتیجه هر جا که نیاز به تطبیق با محیط‌های عملیاتی باشد به سادگی قابل نقل و انتقال و راه­‌اندازی مجدد هستند. از ارتباطات صنعتی مبتنی بر اترنت که قابلیت توسعه پذیری دارند می‌توان برای پشتیبانی از سیستم‌های اطلاعاتی قدیمی استفاده کرد. شبکه اترنت از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است و می‌توان آن را از طریق شبکه‌های بی‌سیم صنعتی مثل یک شبکه بی‌سیم مش با استفاده از نقاط دسترسی (APs) با موقعیت استراتژیک، در سرتاسر معدن اجرا کرد. در جاهایی که برُد سیگنال بی‌سیم به دلیل شیب یا اصطلاحاً رمپ‌ها و فرو رفتگی‌های دایره‌ای، محدود می‌شود، سیگنال‌های اترنت از طریق کابل‌های فیبر نوری یا کابل‌های مسی سنتی قابل انتقال خواهند بود.

سوئیچ­‌های شبکه صنعتی اترنت دقیقاً در مرکز شبکه‌­های ارتباطات صنعتی معدن‌های زیرزمینی قرار دارند. این سوئیچ‌­های مجهز به چندین پورت RJ45 و فیبر، به صورت یکپارچه شبکه‌ها، زیرشبکه‌ها و دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) معدن را متصل می‌کنند. به کمک سوئیچ‌های اترنت این امکان فراهم می‌­شود که سیستم‌های اسکادا (Supervisory Control And Data Acquisition) بتوانند نوار نقاله‌ها (conveyor belt)، ایستگاه‌های پمپاژ، سیستم‌های نظارت بر محیط، PLC ها و انواع ماشین‌آلات متصل دیگر در معدن را ردیابی کنند. اپراتور معدن در مواجهه با مجموعه‌ای دستگاه قدیمی با پروتکل سریال RS-485، می‌تواند به سادگی از یک مبدل سریال به اترنت بین دستگاه و سوئیچ اترنت استفاده و آن را به شبکه صنعتی اضافه کند. این کار منجر به صرفه­‌جویی در هزینه‌های مربوط به جایگزینی دستگاه‌های قدیمی می­شود.

پشتیبانی از انواع توپولوژی‌های شبکه

از دیگر مزایای سوئیچ‌های اترنت، پشتیبانی آنها از انواع توپولوژی‌های شبکه از جمله:

• حلقه‌ای
• ستاره‌ای
• درختی
• نقطه به نقطه (Point-to-Point)

و غیره است. این ویژگی منجر به ایجاد زیرساخت‌های شبکه‌ای قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌شود که به موجب آن کارایی انتقال داده‌ها در سرتاسر زنجیره­‌ی ارزش معدن، از معدن تا بندر، بهبود پیدا خواهد کرد.

مهم‌ترین دلایل برای استفاده از شبکه اترنت در معدن‌ها:

• اتصال بیل‌های مکانیکی، نوار نقاله‌ها، سنگ‌شکن‌ها و سایر تجهیزات و ماشین‌آلات ضروری معدن‌کاری، امکان انتقال فوری و بلادرنگ داده‌های تولید به اتاق کنترل را می‌دهد. داشتن اطلاعات دقیق‌تر فرایند تصمیم‌گیری را بهینه می‌کند.
• ایمنی کارگران به واسطه­‌ی شبکه‌های حسگر بی‌سیم که سطوح متان، مونوکسید کربن و دیگر گازهای خطرناک را نظارت می­‌کنند بهبود پیدا می‌کند. علاوه بر کیفیت هوا، حسگرها دما و رطوبت را نیز تحت نظر دارند و حضور دود را تشخیص می‌دهند. این فناوری‌ها در بسیاری از کشورهای در حال توسعه مورد استقبال قرار گرفته است.
• پیگیری و ردیابی موقعیت در معدن از طریق نصب برچسب‌های RFID بر روی کلاه‌های ایمنی و وسایل نقلیه معدن‌چی­‌ها امکان‌پذیر می‌شود. در صورت وقوع حادثه یا خطر عملیات انفجار، خیلی سریع مکان معدن‌چی‌­ها تعیین می­‌شود و برایشان هشدار خطر ارسال می­شود. شرکت‌های معدنی از این قابلیت که وسایل نقلیه را می‌توان با استفاده از RFID ردیابی کرد و در سیستم‌های جلوگیری از برخورد به کار برد، بسیار بهره‌مند شده‌اند.
• اتوماسیون و خودکارسازی تجهیزات در مناطق خطرناک معدن، نیاز به حضور افراد در معرض خطر در شرایط حیاتی را از بین می‌برد. همچنین اجرای فرایند استخراج معدن با استفاده از کامیون‌ها و قطارهای بدون راننده که دارای قابلیت کنترل از راه دور هستند، خطرات ناشی از خطای راننده را کاهش داده و منجر به بهبود تولید می‌­شود.
• دوربین‌های IP، امکان نظارت بر روند پیشرفت حفاری در اعماق معدن را فراهم می­‌کنند. از دوربین‌ها و حسگرها برای نظارت بر ماشین‌آلات کنترل از راه دور نیز استفاده می‌شود. که هشدار نیاز به تعمیر و نگهداری را به تکنسین‌های شرکت‌های معدنی ارسال می­‌کند و از بروز خرابی‌هایی که منجر به توقف پرهزینه­‌ی تولید می‌شوند جلوگیری می­‌کند.
• تجزیه­‌وتحلیل داده‌­ها اطلاعات مهمی را در مورد استفاده از منابع طبیعی و ردیابی دقیق دفع ضایعات و زباله‌های سمی می‌دهد که در نتیجه اثرات زیست محیطی معدن و احتمال بسته شدن آن کاهش می­‌یابد. در حال حاضر در فعالیت‌های معدنی برای کاهش میزان مصرف انرژی از سیستم‌های مدیریت انرژی استفاده می‌شود. برای مثال، یکپارچه‌سازی فناوری تهویه، که برحسب تقاضا تنها در زمانی که معدن‌چی­‌ها در منطقه حضور دارند، فن‌ها را راه­اندازی کرده و مانع از روشن بودن مداوم آنها در تمام ساعات شبانه‌روز هر روز هفته (7/24) می­‌شود.
• سرعت و کیفیت تصمیم­‌گیری زمانی بهبود پیدا می­‌کند که معدن­چی‌­ها، ناظران و کارشناسان هم در محل و هم با دسترسی از راه دور، از طریق ارتباطات صنعتی بتوانند با هم در ارتباط باشند.
• در صنعت معدن نیز مثل هر صنعت دیگری می‌توان از قابلیت‌های هوش مصنوعی بهره برد. هوش مصنوعی برای شناسایی فرصت‌ بهبود فرآیندها و صرفه‌جویی در هزینه، برنامه‌ریزی نگهداری تجهیزات و بهینه‌سازی مدیریت ناوگان و تخصیص شیفت‌­های کاری، بهترین و ایده­آل­ترین فناوری در ارتباطات صنعتی است. به طور مثال برای واکنش به نوسانات قیمت کالاها و تغییرات در تقاضای بازار به اپراتورهای معدن امکان انعطاف بیشتری را می‌دهد.

سوئیچ های اترنت ANTAIRA برای استخراج

سوئیچ‌­های صنعتی مدیریتی و سوئیچ‌های صنعتی غیرمدیریتی اترنت Antaira، که به طور خاص برای ارتباطات صنعتی طراحی شده­‌اند از مهندسی خیلی قوی برخوردار هستند که باعث می­‌شود در معادن به خوبی عمل کنند. به عنوان مثال، سوئیچ صنعتی مدیریتی Antaira LMP-1802G-M12-10G-SFP-67-24-T با استاندارد IP67 و مقاوم در برابر آب، در مجموع دارای 18 پورت است که برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء از جمله ربات‌ها، دوربین‌ها، نقاط دسترسی بی‌سیم، حسگرها و محرک یا راه اندازها اتصالاتی کافی را فراهم می‌کند. این سوئیچ دارای دو پورت بازیابی نوری (UpLink) 10G SFP است، در حالی که از شانزده پورت دیگر با رابط M12 از استاندارد IEEE 802.3at/af PoE+ نیز پشتیبانی می‌کند. به این معنا که می‌توانید به هر پورت از طریق منبع تغذیه (Powered Device) 30 وات برق وارد کنید. این سوئیچ دارای رنج گسترده دمایی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 75 درجه سانتی‌گراد (40- درجه فارنهایت تا 167 درجه فارنهایت) نیز است.

تهدیداتی که در شرایط حیاتی صنعت معدن هست محدود به محیط نمی‌شود. حملات سایبری خطراتی مهم هستند. سوئیچ‌های اترنت Antaira، امنیت داده‌های محرمانه شما را از طریق ترکیب رمزگذاری پیشرفته، احراز هویت، نظارت بر پورت، تایید نقطه‌پایان و ابزارهای پیشرفته­‌ی دیگر تضمین می­‌کنند.

نتیجه‌­گیری

امروزه رشد سریع فناوری دیجیتال تقریباً هر جنبه‌ای از صنعت معدن را تحت تأثیر قرار داده است و در نتیجه‌ی افزایش بهره‌وری، افزایش رشد مالی و اقتصادی را به همراه داشته است. با پذیرش تغییرات فناوری، صنعت مدرن معدن به سمت یک پروتکل یکپارچه، یعنی اترنت، حرکت کرده است، به این صورت که به جای شبکه‌های قدیمی که مبتنی بر راه‌حل‌های مخصوص فروشنده­‌های مختلف بودند، از این پروتکل استفاده می­‌کند.

اترنت این امکان را فراهم می­‌کند که چندین سرویس بتوانند از یک مسیر ارتباطی اصلی استفاده کنند، که این امر منجر به بهبود مدیریت و کاهش هزینه‌های استقرار می‌شود.

شرکت سیوان به عنوان نماینده رسمی برند Antaira در ایران، با ارائه تجهیزات اتوماسیون صنعتی منحصربه‌فرد هر یک از صنایع، بهترین انتخاب برای تأمین تجهیزات اترنت برای شرکت‌های معدن است، چرا که از دانش و تجربه خود برای کمک به صنایع در برنامه‌ریزی، راه‌اندازی و نگهداری سیستم‌های ارتباطی استفاده می‌کند.