采矿业克服技术挑战，拥抱物联网技术

一些分析机构指出，2023年全球大约会部署150亿台联网的物联网设备。虽然业界估算结果差异较大，即便采用更保守的预测，到2030年这一数字也将会翻倍。

万物互联，没有哪个行业是物联网无法企及的。医疗保健、物流、农业、零售、政府组织、学术界等等都在大力投资物联网。制造业和工业企业也在以“工业4.0 ”的名义，即工业物联网（IIoT）、机器学习（ML）和大数据等等技术的总称，推动数字化转型，以提高生产力并减少停机时间。

不过，采矿业是较少在物联网应用方面被提及的工业领域。这是因为与制造业、建筑业或商业不同，采矿业有着独特的挑战，这使得物联网的采用较为艰难。

进入地下

矿井是连接操作的噩梦。矿井通常地处偏远，且在地下，一般涉及到恶劣环境下的密闭空间，这使得连接受到限制，而且非常不稳定。更糟糕的是，由于地表附近矿石的品质下降，矿工要进入更深的地下进行开采。例如，一些金矿在地表以下4公里处作业，从地表到岩层部署物联网系统绝非易事。

尽管存在这些难题，许多大型矿业公司正在投资物联网技术，如果成功实施，可以优化成本和提升生产力，通知预测性维护需求，确保矿山工作人员的安全，并且改善采矿作业日常运行的决策操作。

例如，在采矿作业中普遍使用炸药将含矿的岩石炸开，在爆炸之后，有毒烟雾可能会萦绕数个小时。工人在环境回复安全之前不会重新进入爆炸现场，装置在现场的或可穿戴环境传感器可以确保把停工时间缩短。同样地，可以通过气体探测器和粒子传感器进行监测，从而将地下挖掘设备和钻机排放的废气保持在一定限制范围内。

在地下矿井中，通风是一项高成本作业，因此按需通风(ventilation-on-demand)系统可以大幅减少能源消耗。传感器可以连续监测气流和空气质量，并且远程调节风扇速度，以优化空气质量和能源使用之间的折衷权衡。配合使用联网的占用感应器，物联网系统可以确保仅在目前进行作业的矿井的局部位置启动通风操作。Newmont Goldcorp于2018年在加拿大的Porcupine金矿安装了这样的系统，该矿主表示这个项目将现场电力消耗减少了一半。

采矿业也是资产密集型行业，采矿设备分布在可能达到1000平方公里或者更大面积的区域，而且，这只是地表的状况。传感器可以监测整个矿区的关键资产，包括地上和地下，跟踪它们的所在位置，记录所受到的冲击、振动和温度，以便进行预测性支持维护。

连接挑战

采矿连接系统的成败取决于基础设施的质量。传统上，地下安装设施通过结合同轴和光纤线缆来将传感器连接到地面。然而，有线网络的安装成本很高，缺乏灵活性，而且消耗宝贵的材料，例如铜材。而且这种网络较为脆弱，在重型机械不断来回移动，以及时常爆破的危险地方，很容易受到损坏。

由于矿井隧道和竖井是具有挑战性的射频环境，很难实施完全的无线解决方案。相反地，结合有线和无线网络则能够充分利用两者的优势。例如，可以使用通信电缆网络为主要隧道提供服务。另一方面，到岩壁的“最后一英里”则可以使用传感器来形成低功耗蓝牙网状网络，或者使用蓝牙长距离，以克服任何射频距离问题。

蜂窝物联网发挥重要作用

随着全球范围内蜂窝物联网基础设施日趋成熟，这项技术越来越多地用于采矿作业的地方。该技术既可以为网关提供动力，将数据从一组低功耗蓝牙物联网设备传递到云端，也可以为传感器提供端到端的IP连接。基站可以支持数以万计的蜂窝物联网连接，通信是完全双向、稳健、可靠和安全的，而且蜂窝物联网技术支持4G，也为5G做好了准备。

此外，NB-IoT与LTE-M一起构成了可用的蜂窝物联网解决方案，相比于其他无线物联网技术，能够更加深入地运用到地下。准确来说，深入地下的距离取决于一系列因素，但当然能够达到足以支持电梯等固定装置或者监测接近地表传送带电机的深度。

人工智能和机器学习

下一步将是提高无线物联网技术在矿区的投资回报率，方法是使用功能足够强大的解决方案，不仅监测传感器和处理无线连接，而且在网络边缘进行ML。

通过利用历史数据输入，物联网边缘设备可以使用ML进行预测，并提供关于设备利用率的建议，引导工作人员和车辆以最短的距离穿越地表或隧道，帮助实现某些任务的自动化运作，例如岩面钻探，并且在爆破作业中缓减危险，成果是实现真正的智能矿洞。