現代採礦作業因多個成功的前身千禧年的繁榮而變得複雜。資源和礦石是有限的，未經開採、未經補充的供應在人口迅速增長的需求下不斷減少。需要更新的技術來更好地定位可用資源並重新定義可及性的限制。
工業 4.0 正在改革古老的採礦作業。工業物聯網技術正在採礦的每個階段發掘新的能力和效率。計算處理和連接的能力和速度都在提高。堅固的硬體架構可以在更不穩定、更危險的環境中執行高級應用程式。
以下是現代採礦的五個階段。這些階段在過去幾個世紀中隨著新技術的引入而不斷完善和擴展。工業 4.0 的到來，透過提高安全性、效率和繁榮，強化了這些經過時間考驗的實踐。
探勘/勘探
採礦工程師利用數百年來的歷史數據和現代因素進行地質調查。調查收集統計和測量資訊，以智慧地預測合適的採礦地點。然後，對感興趣的地點進行地表採樣，或透過依賴地震、重力、電磁和其他變數的間接方法進行地下調查。數據可以透過衛星、飛機、地表採集技術和探測等方式收集。數據採集階段依賴無數感測器和本地計算能力來處理和儲存資訊。
收集到的數據會根據所尋找的材料進行徹底測試。它可以進行岩石、土壤和水的定量分析，並進一步研究其地球化學和地球植物學特徵。如果發現結果表明該地點值得進一步檢查，則會進行更深入的勘探。在該地點採集更豐富的樣本，以生成礦床規模和品位的更清晰圖像。這些更具代表性的樣本會在許多其他學科中進行測量，包括化學、冶金學、放射學、光譜學等。CPU 和 GPU 計算的結合匯總和處理大量的複雜數據，利用卓越的 AI 和推斷分析，對勘探地點的適用性、可行性和盈利能力做出快速、高度準確的判斷。
礦場設計/規劃
當礦場進行設計和開發時，再次應用先進的計算能力。礦場規劃會考量作業的每一個後續階段。在這個階段，採礦工程師會確定最佳的材料、設備和所需人員的進場方式、社會和環境責任問題，以及所需的基礎設施。現場條件、收集到的數據和預測分析有助於為採礦作業確定最安全、最有效率的設計。正是在這個階段，工程師最終決定礦場的經濟可行性以及為利害關係人帶來預期投資報酬率的能力。
施工
在有了堅實的計畫後，採礦業者開始必要的施工階段。礦場通常是孤立的、自給自足的永續性地點，設有船員宿舍、進出道路、運輸系統、設施建築和物料加工設施，且這些設施距離開採點不遠。配備堅固嵌入式電腦的機械和車輛成為控制礦場施工的物聯網網路不可或缺的組成部分。專為在惡劣條件下運作而設計的堅固型電腦，可在車輛上執行一系列監控和任務應用程式。
工作人員可以利用車載嵌入式電腦和工業平板電腦來監控設備狀態、燃油消耗和環境條件。連接系統透過無線方式在其他車輛和指揮設施之間傳輸數據。收集和處理的車輛遠端資訊處理技術有助於現場操作員有效率且安全地優化車隊管理實踐。
生產
一旦投入營運，便可開始追求主要現場目標。礦場營運商部署一系列鑽探、錨固、挖掘和運輸設備，以獲取、開採和運輸所需的材料。整合到設備中的嵌入式電腦將其與現場的分散式控制系統 (DCS) 連線。DCS 透過廣泛的企業平台管理現場獨立系統的所有流程。DCS 網路延伸至礦場內使用的設備、材料運輸車、通訊系統、加工廠和精煉廠。
DCS 透過內嵌在需要即時處理和獨立控制的關鍵位置的工業 PC，實現採礦自動化。例如，自動鑽機利用強大的計算能力處理礦場中的視覺和定位數據，定位鑽頭並鑽入地表，幾乎無需人工干預。鑽機可以根據預先編程的應用程式或響應新的現場數據來重新定位並重複此活動。這種使用工業 PC 的採礦自動化水平實現了遠程或自主操作，使工人遠離危險區域。自動化在礦場的幾乎每個操作部門都產生了新的效率，因為它智慧地管理設備維護、資源消耗和材料移動過程，而不會產生疲勞或錯誤。
在開採現場之外，加工廠和精煉廠也透過搭載工業 PC 的採礦自動化，更好地協調作業。工業 GPU 電腦和機器視覺系統能精確分類和分選所需礦物和礦石的材料，減少人工操作可能造成的生產瓶頸。透過從設施中基本、單一用途的 PLC 轉向，部署到設備系統中的嵌入式工業 PC 可以容納來自無數感測器的資料，並控制眾多設備以整合操作工作負載，最終減少硬體足跡。
嵌入式工業平板電腦作為堅固的人機介面 (HMI)，為操作員提供多功能控制窗口，以控制 DCS 上的系統。HMI 整合在設備和需要操作員互動的系統存取點中。堅固的工業平板電腦能夠承受實體採礦環境的環境條件、碰撞和衝擊。其無線功能可實現與車載設備和遠程操作系統 (ROS) 位置之間的通訊。HMI 的部署靈活性允許將其整合到操作員可以遠離危險區域的位置。
關閉/復墾
礦場關閉方案是在早期規劃階段，根據彙總的數據和整體經濟可行性預測制定的。在整個營運過程中，這些計畫會利用大量的現場數據不斷修訂。即使在第五階段，使用工業 PC 進行的採礦自動化也有助於確保營運商能透過順暢、環保的關閉方式撤離現場。
採礦業者有兩種關閉選項。如果他們打算稍後重新開始營運，他們會關閉礦場並實施有計畫的照護和維護流程。照護和維護有助於確保礦場保持安全穩定，並且閒置的設施和設備仍可重新啟用。由於現場人力大幅減少或完全取消，配備工業 PC 的機器自動化將承擔大部分礦場和機械維護工作。監視和警報系統可以繼續將影像和數據推送回場外管理設施，而設備監控系統可以根據需要或預設啟動維護流程。
如果礦場耗盡或被認為不再具有經濟效益，營運商可以開始土地復墾過程。為了重新造林被開採的土地，可能會部署智慧農業技術。自動種植機和澆水設備會匯總土壤數據、地形和天氣資訊，以確保種植和灌溉方法能最大限度地提高土地價值恢復的成功機率。可以部署重型工程設備來平整土地並改變地形，重新穩定土壤並設置關鍵線路以將可用水引導到需要的地方。用於復墾的設備在很大程度上依賴於與最初建造現場時相同的自動化多功能性。
Premio：工業電腦驅動的採礦自主作業核心
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堅固的邊緣計算機將豐富的物聯網多功能性帶入充滿挑戰或危險的環境。強大的處理能力支援靠近數據源和從屬設備系統的高級採礦應用。無風扇、無電纜的設計消除了部署到惡劣環境的硬體的主要故障點。豐富的 I/O 選項可無縫整合傳統採礦技術以及領先的網路實體系統。
Premio 的解決方案經過強化以支援高強度 GPU 處理，可執行複雜的機器視覺應用程式，並對海量且多樣的資料進行高階推斷分析，以做出即時決策，為自主系統和車輛提供資訊。
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