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Une mine d’information

L’Internet des objets innove dans l’utilisation des capteurs visant à optimiser l’exploitation minière

Par Eavan Moore

Des capteurs de ce type ont été déployés dans l’exploitation El Gallo de McEwen Mining pour la lixiviation en tas afin de contrôler l’irrigation, ainsi que sur un concasseur pour déterminer la cause du temps d’immobilisation | Avec l’aimable autorisation de McEwen Mining

L’an dernier, la société McEwen Mining a su tirer parti d’une petite expérience vécue dans sa mine d’or d’El Gallo, au Mexique. Des capteurs d’humidité enfouis dans les tas issus de la lixiviation avaient indiqué qu’il y avait moins de solution de cyanure sur le côté du tas, ce qui signifiait qu’on ne recouvrait pas tout l’or récupérable. L’entreprise avait également fait une autre découverte non négligeable : il est possible de surveiller l’état des lieux à des milliers de kilomètres de distance, grâce à des capteurs enfouis et à une connexion WiFi.

Ceux qui travaillent pour faire adopter l’Internet des objets au monde minier ne voient en théorie aucune limite ou restriction quant aux espaces ou appareils pouvant faire l’objet d’une instrumentation. Une fois que la transmission se fait réellement sans fil, les capteurs peuvent équiper absolument tout : une personne, un véhicule, un outil. Or, l’information qu’ils transmettent permet d’optimiser de bien des façons l’exploitation minière.

Scanimetrics

« Ça fait une vingtaine d’années qu’on en parle, mais seulement deux ou trois ans que la chose est devenue réaliste », indique Steven Slupsky, président et chef de la direction de Scanimetrics, la société d’électronique que McEwen a engagée pour contribuer à la surveillance de la lixiviation en tas.

M. Slupsky a fait ressortir trois grandes percées technologiques : les appareils électroniques de faible puissance pouvant fonctionner sur pile, les protocoles sans fil de faible puissance servant à établir le cycle opératoire d’un appareil émetteur, et les logiciels d’analyse capables d’interpréter d’immenses quantités de données. Parallèlement à cela, certains capteurs, dont les accéléromètres, ont vu leur qualité progresser et leurs prix chuter. Pour l’essentiel, cela répondait à la demande des consommateurs pour les téléphones intelligents et les serveurs en grappe fiables.

Au départ, Scanimetrics a mis au point une solution totalement sans fil permettant de surveiller l’état des installations pétrolières et gazières. Les modules de détection fonctionnent sur piles, avec une autonomie de charge pouvant atteindre un an; ils transmettent les données à un répéteur, une unité de saisie ou une passerelle Internet située à 10 m de distance. L’information est ensuite envoyée au bureau de Scanimetrics à Edmonton, à des fins d’analyse puis de visualisation simple dans un fureteur.

Après une première collaboration portant sur le contrôle de l’état des concasseurs, McEwen et Scanimetrics ont coopéré au projet de lixiviation en tas à El Gallo. Un essai grandeur nature s’y déroule actuellement. « Nous avançons dans un secteur particulièrement pur du remblai de lixiviation », précise Nathan Stubina, directeur général de McEwen Mining. « Nous plaçons deux cellules côte à côte. Nous nous efforçons de placer les mêmes quantité et qualité de minerai des deux côtés; dans un cas, nous procédons au contrôle de la façon traditionnelle, tandis que dans l’autre, nous installons un détecteur d’humidité et un détecteur de compactage pour en savoir plus. Nous verrons s’il est possible de récupérer davantage d’or grâce à un tel contrôle. »

Les capteurs ont déjà été renforcés en prévision d’un contrôle sur des pipelines enfouis. Dans le cas de la lixiviation en tas, ils sont posés en grille câblée à partir du fond du tas, à intervalles de 10 à 20 mètres. Une tubulure allant du câble jusqu’à l’air libre transmet le signal, qui sera capté par une unité de saisie des données.

Les capteurs d’humidité renseignent sur la distribution de la lixiviation au cyanure, tandis que les capteurs de compactage indiquent à Scanimetrics les points où le tas est jugé stable. M. Slupsky y voit une source de renseignements utiles pour définir les prochains critères de conception et une aide potentielle aux mineurs, dans le processus d’accréditation sociale.

« Cette même technologie peut servir dans les digues à stériles », observe-t-il. « Les médias avaient signalé une rupture dans les digues à stériles; je me suis alors demandé si nous étions bien en train de mesurer les mêmes éléments qui importent tant pour bien comprendre les effets d’un manque de stabilité, en un point ou l’autre du dispositif. »

Boulon d’ancrage intelligent

Rockbolt
Le dispositif Smart Rockbolt installé sur une tête de boulon d’ancrage classique | Avec l’aimable autorisation de ThingWave

Il y a une dizaine d’années, un cadre de la société minière suédoise LKAB rêvait d’une technologie qui puisse un jour nous renseigner sur l’état des boulons d’ancrage. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs – dirigée par Jens Eliasson, professeur associé auprès de l’Université de technologie de Luleå – est sur le point de concrétiser ce rêve.

Il s’agit en fait d’un boulon d’ancrage normal doté d’un capteur de contrainte, d’un accéléromètre et d’appareils électroniques permettant d’enregistrer et de transmettre des données. Des diodes électroluminescentes montées sur la tête du boulon peuvent être programmées pour indiquer l’état de ce boulon, avertir les mineurs d’un danger posé par l’état du sol ou encore fournir un éclairage de fortune.

« Lorsque nous détectons des anomalies, toute chose que le boulon intelligent juge étrange, l’alerte est donnée », note M. Eliasson. « Les logiciels déployés ont alors accès aux données détectées, en vue d’une analyse par les experts miniers dans les domaines de l’activité sismique ou de la mécanique des roches, notamment. »

Les boulons instrumentés donnent des renseignements qui seraient impossibles à obtenir autrement. Le boulon est-il intact? Supporte-t-il une charge acceptable ? Ces questions, qui pointent tout droit vers des défaillances potentielles, ont surgi chaque fois que M. Eliasson a parlé des boulons d’ancrage intelligents à des représentants miniers.

Un réseau de boulons instrumentés – disposés selon une densité d’environ 1 à 2 % du nombre total de boulons – pourrait ajouter d’autres points de données dans les systèmes de contrôle existants. Ainsi, les planificateurs de mines auraient une bonne vue d’ensemble de la déformation subie par une galerie, et pourraient alors mieux juger de sa dangerosité. Les boulons d’ancrage instrumentés pourraient aussi constituer une solution peu onéreuse pour obtenir des données sismiques que le réseau de géophones de la mine n’est pas en mesure d’offrir.

L’instrumentation des boulons d’ancrage est conçue pour cadrer avec le dispositif préexistant de communications et de traitement des données dans la mine. Une configuration probable du système serait constituée par un boulon d’ancrage muni d’une pile et émettant au moyen d’une radio de faible puissance. Les capteurs fonctionneraient en continu, tandis que le boulon lui-même resterait en mode de veille jusqu’à ce que l’unité de traitement qu’il porte détecte une anomalie. Il passerait alors en mode actif en amorçant, en quelques secondes, une transmission vers la passerelle réseau la plus proche. Chaque boulon serait identifié sur le réseau par une adresse IP qui lui est propre.

Comme les données restent en tout temps stockées sur le boulon lui-même, rien ne peut se perdre en cas de mauvaise transmission. « Une fois la nouvelle passerelle mise en place, il y a resynchronisation du dispositif, suivie d’un téléversement de l’information sur notre système nuagique », explique M. Eliasson. À partir du nuage, la mine est alors en mesure d’atteindre, de traiter et de visualiser les données de la façon qui lui convient le mieux.

Les quelques installations d’essai prévues dans les mines de Boliden permettront de voir quels sont les changements nécessaires à faire pour pouvoir fonctionner dans une mine en exploitation. M. Eliasson précise qu’il s’attend à pouvoir proposer un déploiement à grande échelle dans les douze prochains mois, déploiement qui pourrait s’effectuer en mode manuel ou mécanique. Le produit sera commercialisé par une société dérivée, ThingWave AB, dont M. Eliasson est le directeur général.

Vandrico Solutions

Tablet display for the Connected Worker
L’écran de la tablette de la plateforme Connected Worker | Avec l’aimable autorisation de Vandrico Solutions

Sur le terrain, le nombre et la diversité des solutions d’acquisition de données ont de quoi donner des maux de tête aux gestionnaires de mines en quête d’une intégration complète – et ce, malgré la nature des logiciels et services conçus justement pour convivialiser l’emploi des données. Et c’est précisément là que Paola Telfer, chef de l’exploitation de Vandrico Solutions, souhaite voir intervenir son entreprise.

« Sur cet échiquier, notre apport consiste en une plateforme de communication ouverte, en soi une innovation dans les milieux miniers. Plutôt que de réinventer la roue, nous cherchons à réunir le nec plus ultra des systèmes que les sociétés minières ont déjà retenus, en procédant à une consolidation de la formule susceptible de donner aux décideurs le profil complet de la situation en temps réel. »

Sur le terrain, cela pourrait signifier que le mineur sera équipé d’un dispositif portable avant le début de son quart de travail. Vandrico, qui a déjà exploré toute une gamme de possibilités et matériels, se cherche activement de nouveaux partenariats du côté des constructeurs; à ce stade, les projets pilotes se concentrent sur les montres intelligentes.

Cet appareil pourrait servir de point de contact unique pour tous les systèmes de surveillance disposés dans la mine; quand le système de contrôle des sols note un danger, la montre intelligente pourrait envoyer un avertissement très clair (vibration ou clignotement) au travailleur sur place. Elle pourrait aussi servir de mode de communication avec le bureau central, moyennant le recours à une caméra IP ou une messagerie instantanée.

Le dispositif portable pourrait lui-même contenir des capteurs. L’un des produits existants intègre un capteur qui signale la présence de gaz délétères. Ainsi, si un conducteur de foreuse pénètre une poche de gaz, le dispositif pourrait lui demander d’évacuer immédiatement les lieux.

Sur le plan de la gestion de la production, Vandrico offre une visualisation 3D de la mine et de ses installations, qui se fonde sur les données pertinentes issues de nombreux systèmes de surveillance. Pour Mme Telfer, bien des fournisseurs tiers souhaiteraient faire de leur interface un intermédiaire vers d’autres services, alors que Vandrico opte pour une démarche inusitée, visant à concevoir des produits axés sur l’expérience Utilisateur et sur une philosophie des plus transparentes.

« Dans l’esprit d’une société minière réelle comme Rio Tinto, ces systèmes (fermés) constituent des îlots de données », observe Mme Telfer. « Quelle que soit l’interface – celle des ordinateurs destinés aux superviseurs des opérations ou celle des immenses panneaux équipant le centre d’exploitation –, on doit toujours basculer d’une vue à l’autre, avec tout le cortège d’identifiants que cela présuppose; on bloque alors la vue d’ensemble puisque les fournisseurs traditionnels fonctionnent souvent cloisonnés les uns par rapport aux autres. »

Le progiciel de Vandrico (Connected Worker Software Suite) fait appel à une norme API ouverte, fondée sur l’architecture WWW, l’objectif étant une facilité de partage de l’information comparable à la facilité d’extraction à partir des autres systèmes de données. Mme Telfer note que l’environnement Utilisateur devrait être facile à modifier à partir de la mine, sans passer le moindre appel à sa compagnie.

Toutefois, vu le nombre de fournisseurs de dispositifs de surveillance, qui souvent investissent lourdement dans des systèmes clos, il pourrait s’avérer impossible d’intégrer à l’heure actuelle la totalité des options sur une seule plateforme. Cela dit, au fur et à mesure que les personnes, les établissements et les objets passent en ligne, la rationalisation de toutes ces sources de données deviendra une priorité aussi marquée que l’a été leur acquisition dans un premier temps.

Traduit par CNW


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