Maanalaiset kaivokset ovat haastavia ympäristöjä autonomisten koneiden turvalliselle käytölle, mutta seuraavan sukupolven digitaaliset ratkaisut voivat muuttaa tämän. VTT:n koordinoima T&K-hanke osoittaa teollisen 5G:n ja reunaälyn potentiaalin alalla, ja tuo uusia ratkaisuja turvalliseen kaivostoimintaan.
VTT, Nokia ja Sandvik sekä niiden suomalaiset yrityskumppanit ovat ottaneet askeleita kohti langattomien 5G-privaattiverkkojen ja reunaälyn tukemaa autonomista kaivostoimintaa. Business Finlandin rahoittaman Next Generation Mining -projektin tarkoitus oli tutkia, osoittaa ja arvioida teollisen 5G:n, digitaalisten kaksosten ja reunalaskentateknologioiden potentiaalia maanalaisten kaivosten turvallisessa digitalisaatiossa. Tavoite oli mahdollistaa pitkälti automatisoitu ja etäohjattu kaivostoiminta.
"VTT on vahvistanut hankkeessa tutkimusosaamistaan 5G-suorituskykyyn, tilannetietoisuuteen, anturiteknologioihin, reunalaskentaan ja tekoälyyn liittyen. Olemme soveltaneet tätä osaamista uusissa kaivossovelluksissa, joita on testattu sekä laboratorio-olosuhteissa että todellisessa kaivosympäristössä", sanoo tutkimusalueen johtaja Sauli Eloranta VTT:ltä.
Turvallisempaa, tuottavampaa ja kestävämpää kaivostoimintaa
Projektissa kehitettiin useita uusia ratkaisuja, jotka perustuvat langattomiin 5G-verkkoihin ja reunaälyyn. Näiden teknologioiden avulla voidaan toteuttaa virtuaalisia ja dynaamisia turvavyöhykealgoritmeja ja -konsepteja, tilannetietoisia ja mukautuvia autonomisia ohjausratkaisuja autonomisille liikkuville työkoneille, 360° reaaliaikaisia videon suoratoistoratkaisuja maanalaisille ajoneuvoille sekä maanalaisen kaivoksen digitaalinen kaksonen, joka yhdistää työmaajärjestelmät, laitteet ja ajoneuvot lähes reaaliaikaisesti. Lisäksi projektissa mitattiin radiosignaaleja langattomien verkkojen suunnittelun ja suorituskyvyn parantamiseksi maanalaisissa ympäristöissä. Ratkaisut voivat parantaa turvallisuutta, tuottavuutta ja ekologista kestävyyttä maanalaisessa kaivostoiminnassa.
”Ekosysteemikumppaneiden suuri yhteisponnistus on luonut uusia ja ainutlaatuisia kyvykkyyksiä, jotka voivat mullistaa kaivosteollisuutta reaaliaikaisen videon suoratoiston ja turvallisen etäkäytön avulla. Näillä ratkaisuilla on keskeinen rooli teollisen 5G:n täyden potentiaalin hyödyntämiseksi kaivosteollisuudessa ja Nokia Connected Digital Mine -kyvykkyyksien jatkokehityksessä”, sanoo Nokian ekosysteemi- ja innovaatiopäällikkö Jarkko Pellikka.
Maanalainen testaus osa uutta yhteiskehittämisen prosessia
Hankkeessa kehitettiin ja sovellettiin uutta T&K-prosessia, jossa kumppanit määrittelivät yhdessä yhteiset pitkän aikavälin tavoitteet. Kokeelliset järjestelmäarkkitehtuurit, prototyyppijärjestelmien iteratiivinen kehittäminen ja arviointikokeet tehtiin yhteisvoimin. Prosessi sisälsi useita prototyyppien valmistus- ja arviointikierroksia, mikä mahdollisti teknologian kehittämisen laboratoriotasolta aina integroituihin prototyyppijärjestelmiin Sandvikin maanalaisessa koekaivoksessa. Lisäksi projektin Mine Information Modeling -työpajasarjaan osallistui konsortion ulkopuolisia toimijoita Suomesta ja ulkomailta.
”Maanalainen kaivosympäristö on uniikki ja monimutkainen. Jotta ymmärsimme hankkeessa kehitettyjen prototyyppijärjestelmien vaikutukset turvallisuuteen, luotettavuuteen ja suorituskykyyn maan alla, testasimme niitä Sandvik testikaivoksessa. Tunnistimme todellisia käyttötapauksia, joita vastaan kehitettyjä prototyyppijärjestelmiä testattiin. Teknisen kehittämisen lisäksi oli myös hienoa kehittää ja löytää uusia toimintatapoja projektikumppanien kanssa”, sanoo Miika Kaski, Commercialization and Networks Lead, Sandvik.
”Satel on erikoistunut toimintakriittisen tiedonsiirron ratkaisuihin, joten meille on ollut äärimmäisen hyödyllistä panostaan ekosysteemin yhteistyöhön ja siten myös oppia siitä. Projekti tuotti tehokkaasti tietoa maanalaisen kaivosympäristön monimutkaisista liitettävyysvaatimuksista ja niiden ratkaisemisesta turvallisen 5G-teknologian ja siihen älykkäästi integroidun, luotettavan WiFi Mesh -yhteyden avulla. Satel on hyödyntänyt näitä havaintoja kehittäessään innovatiivisia monikaistaisia ajoneuvoreitittimiä, jotka vastaavat tehokkaasti maanalaisen kaivostoiminnan koneiden ja muiden vaativissa olosuhteissa toimivien työkoneiden liitettävyyshaasteisiin”, sanoo Satelin liiketoiminnan kehitysjohtaja Johan Korin.
Next Generation Mining (NGMining) -projekti alkoi toukokuussa 2021 ja päättyi syyskuussa 2023. Projektissa oli tutkimuskumppanina mukana myös Oulun yliopisto sekä yhteistyökumppaneina Epec, SATEL, Huld, Terrasolid, Etteplan, Noptel, Unikie, Iiwari, Millisecond, Wizense ja Indagon. Hankkeelle neuvoa antavassa johtoryhmässä olivat mukana Outokumpu ja Agnico Eagle Finland, Telia 5G Business, Kalmari ja Ponsse. Hanketta rahoitti Business Finland osana Nokia ja Sandvik Veturi-ohjelmia.
Lisätietoa projektista: NGMining video
