В России предложили новое решение для так называемой «обратной задачи вентиляции» — одной из ключевых проблем при создании «умных» рудников. Разработка позволит точнее контролировать движение воздуха под землей и быстрее реагировать на потенциально опасные изменения состава газовоздушной смеси. Работа опубликована в международном журнале Mining, Metallurgy & Exploration (издательская группа Springer Nature).
Исследованием занимались специалисты Горного института Уральского отделения РАН. Их подход основан на математическом моделировании: система способна восстанавливать параметры воздушных потоков по ограниченному набору измерений. Иначе говоря, алгоритм определяет, что происходит в шахтной вентиляционной сети, даже если данные поступают лишь из ограниченного числа контрольных точек.
Шахта как гигантский «живой организм»
В современных рудниках вентиляция — вопрос не только комфорта, но и безопасности. От правильного распределения воздуха зависит концентрация пыли, газов и температура в выработках. Особенно критично это после взрывных работ, когда в тупиковых участках могут скапливаться опасные примеси.
Однако контролировать огромную сеть подземных тоннелей крайне сложно. Установить датчики повсюду невозможно, а любые изменения — от открытия новых выработок до работы техники — влияют на циркуляцию воздуха. Именно поэтому обратная задача вентиляции считается одной из самых трудных в горной инженерии.
Новая методика позволяет вычислять недостающие параметры по уже имеющимся данным. Это открывает путь к созданию более автономных систем управления вентиляцией, которые смогут работать практически в реальном времени.
Рудники начинают «думать» самостоятельно
Разработка вписывается в глобальный тренд цифровизации добывающей отрасли. В последние годы ученые активно работают над интеллектуальными вентиляционными системами, использующими нейросети и методы нечеткой логики.
Например, современные исследования показывают, что автоматическое управление воздушными потоками может существенно снизить энергопотребление шахт. По оценкам специалистов, вентиляция остается одной из самых энергозатратных систем горнодобывающих предприятий.
Интеллектуальные системы мониторинга учатся отслеживать концентрацию шахтной пыли с помощью нейросети и прогнозировать опасные изменения атмосферы еще до возникновения аварийной ситуации.
Исследователи считают, что новые математические модели помогут приблизить появление полностью цифровых рудников, где большая часть процессов будет регулироваться автоматически.
Разработанный метод позволяет превратить набор разрозненных показаний датчиков в полноценную цифровую модель всей вентиляционной сети. Это не просто научное достижение, а прямой путь к созданию «умных» шахт, где воздухораспределение адаптируется к текущим потребностям в реальном времени. Система сможет не только экономить энергию (не давать главным вентиляторам работают впустую, когда людей на подземных рабочих участках меньше или вовсе нет), но и оперативно выявлять опасные зоны по загазированию или недостатку воздуха.
Михаил Семин
Про оцифровку горного дела мы ранее писали здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru