AMICOS - Autonomiczny system monitorowania górniczej infrastruktury technicznej

• analiza danych
• bezpieczeństwo
• robotyka
• inspekcja
• przetwarzanie sygnałów
• predykcyjne utrzymanie ruchu

Streszczenie
Sektor przemysłu surowcowego jest zależny od wielu różnych rozległych systemów infrastruktury umożliwiających jego efektywne działanie, takich jak kopalnie, fabryki, budynki, rurociągi transportujące wodę i gaz, ścieki oraz infrastruktura transportowa. Tego typu systemy nie są często odnawiane ze względu na wysokie koszty utrzymania i monitoringu wynikające z wysokiego poziomu ryzyka związanego z inspekcją, która jest najczęściej wykonywana manualnie przez obsługę i często wymaga zatrzymania ciągu produkcyjnego ze względów bezpieczeństwa. Ponadto, instalacja dodatkowej infrastruktury jest zazwyczaj nieopłacalna. Aby zapewnić atrakcyjność ekonomiczną w sektorze wydobywczym, koszty operacyjne oraz efektywność są kwestiami najwyższej wagi i przekładają się liniowo na wydajność oraz zyski przedsiębiorstwa. Sektor przemysłu surowcowego w coraz większym stopniu wdraża innowacyjne techniki w celu zwiększenia wydajności istniejących aktywów i infrastruktury, wykorzystując ciągłe innowacje w zakresie technologii czujników, łączności maszyn, robotyki i sztucznej inteligencji. Jednak ten proces cyfryzacji cierpi z powodu rozdźwięku między potencjałem transformacji cyfrowej a skutecznym wdrożeniem nowych technologii. Przy stałych cenach pracy w górnictwie i malejących zwrotach z arbitrażu pracowniczego w przemyśle metalurgicznym, organizacje poszukują możliwości obniżenia kosztów i poprawy czasu pracy poprzez automatyzację i robotyzację. Branże wydobywcze (podobnie jak inne sektory) zawsze dążą do osiągnięcia równowagi pomiędzy dwoma konkurencyjnymi celami: 1) maksymalizują swoją efektywność; i 2) minimalizują swoje koszty, aby zwiększyć zysk. Tak więc, z jednej strony koncentrują się na znalezieniu sposobów na umożliwienie i gromadzenie danych poprzez większą łączność i wykorzystanie nowych urządzeń czujnikowych, z drugiej strony koncentrują się na tym, jak wykorzystać zebrane dane do maksymalizacji wydajności i minimalizacji kosztów. W tym projekcie przewidujemy zaprojektowanie innowacyjnego rozwiązania typu end-to-end składającego się z trzech głównych koncepcji: i) innowacyjnych urządzeń fizycznych rozmieszczonych i używanych w terenie, które są w stanie zbierać wrażliwe informacje dotyczące typowych (kosztownych) operacji w kopalniach, ii) zestawu narzędzi programowych zdolnych do integracji heterogenicznych źródeł danych oraz iii) listy inteligentnych usług zdolnych do zapewnienia rozszerzonych korzyści dla ekosystemu górniczego, biorąc pod uwagę rzeczywiste przypadki użycia i potrzeby przedstawione przez użytkowników końcowych (podmioty kopalń w konsorcjum). AMICOS wdroży innowacyjne urządzenia IoT o niskim poborze mocy, których celem będzie wykrywanie i zapobieganie ewentualnym zagrożeniom dla struktur i infrastruktur poprzez monitorowanie ich działania i statusu w czasie rzeczywistym. Rozwiązania te są niezbędne do zapewnienia, że eksploatacja aktywów jest maksymalnie optymalna, bezpieczna i konkurencyjna kosztowo. Ponadto, wdrożenie autonomicznych inteligentnych pojazdów UAVs i UGVs ułatwi zastosowanie innowacyjnych technik mapowania i inspekcji opartych na gromadzeniu nowych danych. Urządzenia takie pozwolą na monitorowanie i analizę krytycznych operacji, unikanie ręcznych inspekcji oraz pozyskiwanie dodatkowych i dodatkowych danych, inspekcji, a także pozyskiwanie dodatkowych i ukierunkowanych informacji sensorycznych. IoT, UAVs i UGVs są orkiestrowane przez centralną platformę, która wykorzystuje dostępne na rynku koncepcje Przemysłowego Internetu Rzeczy do bezpiecznego przekazywania informacji, danych pomiarowych do konkretnych aplikacji oraz do ułatwi konfigurację, gromadzenie, przechowywanie i przetwarzanie danych dla różnych potrzeb biznesowych. Platforma AMICOS ma ogromny potencjał, aby przekształcić tradycyjne ręczne podejście w bardziej efektywny kosztowo, oparty na danych, autonomiczny i inteligentny proces, który doprowadzi do znacznego obniżenia kosztów operacyjnych, zwiększenia efektywności przy pozytywnym wpływie na wyniki i marże. Istotnymi częściami architektury platformy AMICOS są: 1) Warstwa integracyjna: interfejs pomiędzy platformą a podłączonymi urządzeniami, w tym danymi dostarczanymi ze źródeł zewnętrznych, 2) Kontroler; będzie raportował do modułów wewnętrznych, że nowe dane z urządzeń zewnętrznych są dostępne do przetwarzania, 3) Moduł Fusion; będzie scalał informacje i przechowywał je w bazie danych, 4) Jezioro danych, 5) Moduł GIS, 6) System wspomagania decyzji (DSS); oraz 7) Big Data; narzędzia analityczne. W celu potwierdzenia agnostycyzmu tej platformy, zostanie ona zwalidowana w odpowiednich realistycznych środowiskach uwzględniających różne scenariusze i wymagania biznesowe. Wreszcie, lista pulpitów nawigacyjnych i aplikacji przemysłowych zostanie zaimplementowana w celu walidacji proponowanych przypadków użycia. W tej koncepcji główne innowacje związane są z technikami cyfrowego przetwarzania sygnałów do analizy danych sensorycznych, metodologią Modelowania Informacji o Budynku (BIM) do generowania, zarządzania i wizualizacji 3D cyfrowych informacji o fizycznych i funkcjonalnych cechach obiektu. Ponadto, system zapewnia zaawansowane i konfigurowalne techniki analityczne wspierające podejmowanie decyzji, wykorzystując kombinację Model Based Reasoning i sztucznej inteligencji do wykorzystania zebranych danych w różnych przypadkach biznesowych (np. od prostego alarmowania do predykcyjnego utrzymania ruchu).