Komatsu America anuncia a mediados del 2019 que su sistema de transporte autónomo (AHS, según su sigla en inglés) FrontRunner está calificado para operar con la tecnología de banda ancha móvil privada de evolución a largo plazo (LTE). Esto, según la empresa, es el primer AHS de la industria minera habilitado para funcionar con LTE privada en operaciones comerciales. Komatsu informa que ha completado un programa de calificación de un año de duración en su campo de pruebas en Tucson, Arizona, llevando a cabo extensas pruebas del FrontRunner AHS en la infraestructura Future X de Nokia.
Por Gary Conway
Se está produciendo un gran cambio en la minería en torno a la automatización digital.
Los mineros siempre han utilizado máquinas para aumentar su productividad, pero hasta hace poco, las tecnologías digitales han desempeñado un papel más limitado.
Los vehículos autónomos, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático se están combinando para crear un nuevo enfoque de Industry 4.0 para la minería.
Para impulsar la adopción de estas tecnologías digitales es necesario mejorar continuamente la seguridad, la productividad y la eficiencia.
El resultado ha sido una demanda sin precedentes de la automatización y la optimización de todos los aspectos de las operaciones mineras a rajo abierto y subterráneas.
Si bien la industria se ha centrado en estas tecnologías de Industry 4.0, los nuevos sistemas de comunicación industriales inalámbricos, como el 4.9G/LTE y 5G, también desempeñarán un papel fundamental en la habilitación de estas tecnologías digitales y están transformando la forma en que la minería considera la importancia estratégica de las comunicaciones digitales.
El estándar LTE o 4.9G es la última iteración en el estándar 4G antes de que el mundo pase al 5G, el cual se implementará en varios lanzamientos durante los próximos cuatro a cinco años.
Estas tecnologías proporcionan mejoras en el rendimiento en cuanto a las tecnologías más antiguas, como el Wi-Fi y Wi-Max, que ofrecen un ancho de banda similar al de Ethernet, baja latencia y características de seguridad, todo ello suministrado de forma inalámbrica, con total compatibilidad con las aplicaciones móviles.
Al reflejar este alto nivel de rendimiento, los proveedores de soluciones para la minería como Komatsu y Sandvik están adoptando 4.9G/LTE y 5G asegurándose de que sus equipos y aplicaciones funcionen sin problemas en estas redes.
Por ejemplo, los camiones autónomos de minerales de Komatsu han sido noticia en los últimos años en algunas de las operaciones de mayor envergadura de la minería de superficie a nivel mundial, y las redes inalámbricas privadas están jugando un papel crucial para hacer esto posible.
Mientras que anteriormente, el espectro 4.9G/LTE sólo estaba disponible para los operadores de redes móviles, los gobiernos están reconociendo la importancia estratégica de estas nuevas normas de comunicaciones liberando el espectro para 4.9G/LTE y 5G que se reservará para el uso de redes privadas como las operadas por las minas.
También hay nuevas formas de LTE (por ejemplo, MulteFire) que pueden operar en un espectro sin licencia.
La llegada de nuevas comunicaciones inalámbricas de potencia industrial basadas en 4.9G/LTE y 5G debería hacer que las minas reconsideraran su enfoque general en las comunicaciones digitales en las faenas mineras.
Con el tiempo, comenzarán a ver las comunicaciones, y especialmente las comunicaciones inalámbricas, como un facilitador estratégico para la mina automatizada del futuro.
Esto representará un cambio en la actitud normal de las mineras hacia las tecnologías de comunicaciones.
La minería es diferente a muchos negocios donde, típicamente, la TI es responsable de la red empresarial e impulsa el enfoque corporativo hacia la tecnología de la información y comunicaciones (TIC).
En la minería, la elección de las tecnologías de comunicaciones está impulsada por los equipos de tecnología de operaciones (TO).
Estos tienden a enfocarse en la solución o aplicación puntual y a elegir la tecnología de comunicaciones apropiada para el trabajo.
Dada la rápida evolución de las tecnologías de las comunicaciones en las últimas décadas, sin duda ha tenido más sentido optar por la mejor tecnología del día, y luego tratar de estandarizarla.
Sin embargo, como el campo de las comunicaciones converge muy rápidamente en un solo enfoque hacia las comunicaciones industriales, es hora de pensar más estratégicamente en las comunicaciones.
Actualmente, una red 4.9G/LTE, la cual evolucionará sin problemas a 5G en los próximos años, es en realidad una inversión en una plataforma de transformación digital.
El problema de elegir sistemas de comunicaciones basados en una solución puntual o en un caso de uso único es que la TO, en muchos casos, ha creado inadvertidamente una mezcolanza de diferentes redes construidas específicamente para apoyar a las diversas aplicaciones.
Al adoptar esta transformación digital en toda la mina, este mosaico de redes resultará ser tanto una desventaja como una oportunidad perdida.
En cuanto al costo de las operaciones, la gestión, actualización, solución de problemas y protección de las múltiples redes supone más trabajo del necesario.
También provoca complejidad, la cual es uno de los mayores enemigos de la previsibilidad, al multiplicar los posibles puntos de falla.
Ejecutar todas las aplicaciones en una sola red LTE reduce esa complejidad y mejora la continuidad operativa, así como la seguridad integral.
En cuanto a las oportunidades perdidas, la mezcolanza de diferentes redes también hace más difícil el intercambio de datos entre aplicaciones.
Una de las principales ventajas de la transformación digital es que los programas analíticos pueden procesar, filtrar y clasificar a través de un montón de datos registrados para identificar cosas que los humanos podrían pasar por alto.
A veces los datos de una aplicación pueden ser correlacionados con los datos de otra para obtener una visión única.
Esto puede conducir, por ejemplo, a la optimización del flujo de trabajo o a predecir con mayor precisión el tiempo hasta la falla de los activos clave.
Reunir todos estos datos es mucho más sencillo cuando la mayoría de las aplicaciones comparten la misma plataforma de conectividad.
Tener una imagen digital total de las operaciones de la mina permite al software de análisis comprender plenamente los riesgos a nivel del sistema y su impacto en el resultado final.
Pueden alertar las prioridades operativas y de mantención, ya sea que se refieran a los peligros ambientales, a la seguridad de los trabajadores o a los posibles puntos de falla de los activos.
La clave de este nivel de integración digital es tener un único sistema de comunicaciones digitales que soporte todas las aplicaciones posibles.
La belleza de los 4.9G/LTE de hoy en día, y de los 5G de mañana, es que han sido diseñados para aplicaciones industriales.
Estos tienen soporte para sensores y dispositivos IoT de baja potencia.
Han sido diseñados para entregar latencias extremadamente bajas (el tiempo de ida y vuelta de los datos), lo cual es requerido por la automatización.
Y son altamente seguros.
En más de una década de uso, ninguna red pública LTE ha sido violada.
Las redes LTE han sido probadas exhaustivamente por autoridades de seguridad pública y se están implementando para la próxima generación de redes de servicios de emergencia nacionales con soporte total para servicios de radio privados “push-to-talk” (pulsar para hablar) y “push-to-video” (pulsar para video).
Al esforzarse las minas por conseguir aplicaciones de transformación digital, a menudo comienzan con un caso de uso único, como los camiones autónomos para el transporte de mineral o las máquinas de perforación/tronadura a control remoto.
Esto les lleva a instalar redes privadas 4.9G/LTE debido a la necesidad de apoyar la movilidad, alto ancho de banda para el vídeo a bordo y bajas latencias para la respuesta inmediata a la entrada del sensor.
Sin embargo, una vez realizado el caso de negocio (estudio de viabilidad) para instalar la red inalámbrica privada, es obvio que se pueden respaldar otros casos de uso.
Con el tiempo, la mina migra naturalmente otras aplicaciones a la red 4.9G/LTE.
Pueden reemplazar la red de radio TETRA o P25.
Puede respaldar la videovigilancia remota y las cámaras en las maquinarias móviles, los equipos digitales de protección personal, geoperimetraje (geofencing), sensores ambientales, monitoreo de equipos, trenes operados a distancia, y la lista continúa.
A medida que las aplicaciones se van sumando, los costos disminuyen y las oportunidades para la transformación digital se multiplican.
En algún momento de este proceso, la actitud cambia de las comunicaciones como simplemente una parte de una solución puntual, a las comunicaciones como un facilitador estratégico de la transformación digital.
Con el tiempo, 4.9G/LTE y, en un futuro muy próximo, 5G reemplazarán a la mayoría de las tecnologías de comunicación existentes, empleadas actualmente por las minas y demostrarán ser una de las tecnologías clave en la creación de la mina digital del futuro.
Gary Conway es el director global del negocio minero en Nokia.
La aplicación de una nueva tecnología de mapeo puede proporcionar una serie de beneficios en un entorno minero, según ASI, incluyendo características mejor definidas en orillas de vertederos y carreteras, canales, zanjas y otras características de terrenos de espacio negativo.
La Mejora de Algoritmos Contribuye a la Seguridad de los Vehículos Autónomos
Autonomous Solutions, Inc. (ASI) dijo que ha mejorado un algoritmo para que los vehículos autónomos detecten declives y otros obstáculos “negativos” grandes que se encuentran a menudo en las zonas en las que típicamente operan los vehículos todoterreno automatizados.
“ASI ha desarrollado un método para mapear oclusiones a la nube de puntos en tiempo real,” dijo Taylor Bybee, líder de Perception Tech en ASI.
“[Esto] entrega precisión y seguridad adicional cuando se integra a un sistema de detección y evasión de obstáculos para vehículos autónomos.”
Para una navegación segura en un ambiente, los vehículos terrestres autónomos dependen de los datos de los sensores que representan el espacio tridimensional que rodea al vehículo.
Con frecuencia estos datos son ocultados por objetos o terreno, lo que produce brechas en el campo de visión del sensor.
Estas brechas, u oclusiones, pueden indicar la presencia de obstáculos, obstáculos negativos o terrenos irregulares.
Las oclusiones se pueden definir como un bloqueo que impide a un sensor capturar datos en un lugar.
Por ejemplo, las oclusiones pueden verse como sombras en los datos LiDAR.
Debido a que los sensores no reciben datos en estas oclusiones, los datos de los sensores no proporcionan información explícita sobre lo que podría encontrarse en las áreas ocluidas.
La información sobre las oclusiones debe deducirse a partir del uso de un algoritmo de mapeo de oclusiones para proporcionar al sistema de navegación un modelo más completo del entorno.
“Aunque los datos de los sensores en sí no nos dicen qué hay en las áreas ocluidas, las oclusiones pueden representar obstáculos negativos como declives o áreas detrás de grandes obstáculos,” dijo Jeff Ferrin, CTO de ASI.
“Es importante identificar estas áreas para que la detección y evasión de obstáculos funcione correctamente.”
La aplicación de esta nueva tecnología puede ser útil en entornos con orillas de vertederos en faenas mineras, orillas escarpadas de carreteras, canales, zanjas, colinas o escalones para ambientes interiores o urbanos.
El algoritmo de mapeo de oclusiones tiene tres componentes principales.
El primero es un modelo de sensor de campo de visión (FOV, según su sigla en inglés) que describe qué obstáculos se espera que los sensores detecten.
Este componente está diseñado para sensores de nube de puntos como LIDAR 3D, Flash LiDAR, luz estructurada y cámaras estéreo.
En segundo lugar, se mantiene y actualiza un mapa de oclusiones utilizando el modelo de sensor FOV y los datos actuales del sensor para proporcionar una estimación probabilística de las áreas que no han sido detectadas dentro del sensor FOV.
El tercer componente es la integración del mapa de oclusiones a un sistema de navegación de vehículos autónomos.
Está diseñado para funcionar y complementarse con los sistemas de detección y evasión de obstáculos existentes, según ASI.
Quellavaco Confía en Immersive para la Capacitación de los Operadores
Quellaveco, situado en la región de Moquegua en el sur del Perú, es uno de los mayores yacimientos de cobre sin explotar del mundo.
Programado por el propietario Anglo American para comenzar la producción en 2022, el plan general de la mina incluye la eventual transición a sistemas de transporte autónomos.
La nueva mina comenzará las operaciones de transporte autónomo una vez que los operadores sean competentes en cómo interactuar con el entorno autónomo.
Para preparar al personal para esta operación sin precedentes, Anglo American ha invertido en simuladores y sistemas de aprendizaje de Immersive Technologies.
Immersive Technologies planea apoyar a Quellaveco durante todo el proceso de capacitación, utilizando sistemas de aprendizaje combinados, simulación y análisis de desempeño humano.
Según Immersive, el uso de sus soluciones en Quellaveco agilizará la capacitación para proporcionar suficientes operadores tanto para las operaciones mineras tripuladas como para las autónomas, a la vez que se reducen los riesgos asociados con el aumento de las operaciones comerciales plenas.
El período de transición para poner en funcionamiento la flota completa de camiones autónomos requerirá conjuntos específicos de habilidades y nuevas funciones.
El error humano tiene un impacto significativo en la productividad de los sistemas de transporte autónomos.
Se ha demostrado que los sistemas que se suministran a Quellaveco, de acuerdo con Immersive Technologies, proporcionan un método para desarrollar las habilidades necesarias y reducir el error humano en el uso de los sistemas de transporte autónomos.
“Los operadores participarán en todas las etapas de la transición. Los simuladores de Immersive Technologies apoyarían este proceso proporcionando múltiples soluciones de capacitación de simulación para generar operadores multifuncionales en un ambiente seguro y controlado, al mismo tiempo que son eficientes,” dijo Bryce Mancell, superintendente de tecnología e ingeniería de sistemas, minería y tecnología de Anglo American.
