La construction d'un système d'indice d'évaluation des performances du recyclage des eaux de mine dans l'environnement de l'Internet des objets

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10302 (2023) Citer cet article

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Le taux d'utilisation des ressources en eau des mines en Chine est encore relativement faible. L'évaluation du recyclage des eaux de mine revêt une importance pratique pour la planification, le positionnement, le développement et la construction des eaux souterraines dans la société d'aujourd'hui. Cet article construit un système d'évaluation du recyclage des eaux de mine basé sur l'indice de performance clé (KPI) via l'Internet des objets et les plateformes Big Data. Ce système évalue l'état de recyclage des eaux de mine. Tout d'abord, le système de surveillance micro-sismique et le système de détection dynamique hydrologique sont déployés en travaux. Les méthodes d'installation et de débogage sont comparées pour répondre aux exigences de surveillance. Deuxièmement, l'eau claire filtrée est utilisée pour le refroidissement des équipements et le dépoussiérage de lutte contre les incendies au niveau du front de taille grâce à la pompe d'alimentation à pression constante. L’excès d’eau claire est rejeté à la surface. Enfin, 16 indicateurs sont examinés à partir de quatre dimensions pour construire un système d'évaluation des eaux de mine KPI clé pour l'évaluation et l'optimisation. Les résultats démontrent que le premier système de surveillance des eaux d’exhaure fonctionne bien et est pleinement fonctionnel, atteignant ainsi l’objectif attendu. Le score d'évaluation du taux d'utilisation a augmenté chaque année, passant de 3,05 points en 2016 à 3,39 points en 2020. Cependant, le score du taux d'utilisation par habitant doit encore être amélioré. Il est essentiel d’améliorer la rationalité du développement et de l’utilisation.

Le traitement des eaux de mine en Chine a commencé au milieu des années 1980 et a depuis connu des progrès et des avancées technologiques remarquables. Actuellement, la majorité des entreprises minières enregistrées dans tout le pays, à l'exception de quelques mines sans eau dans la région du nord-ouest, ont mis en place et exploitent des systèmes de traitement des eaux de mine. Sur la base de statistiques et d'estimations incomplètes, la capacité totale de traitement de divers types d'eaux minières dans le pays dépasse 5 milliards de mètres cubes par an. À l’exception de quelques mines employant des mesures de pré-drainage ou de dérivation souterraine, permettant le rejet direct d’eau de mine propre, la plupart des mines nécessitent un traitement de la qualité de l’eau1. Parvenir au recyclage et à l’utilisation complets de l’eau d’exhaure est devenu un aspect essentiel de la réduction des coûts et de l’amélioration de l’efficacité des opérations minières. En conséquence, garantir une utilisation globale efficace et rentable de l’eau d’exhaure pose un défi important à la direction de la mine et au personnel technique.

Depuis l'introduction du concept de l'Internet des objets (IoT), des progrès théoriques substantiels ont été réalisés et des avantages économiques et sociaux importants ont été réalisés grâce à son application dans divers domaines, notamment le transport, la logistique, l'électricité, les soins de santé, l'agriculture et la gestion urbaine. . S'inspirant de la mise en œuvre massive de l'IoT, le concept de gestion intelligente de l'eau, appelé « Smart Water Conservancy », a émergé pour répondre aux besoins d'approvisionnement, de demande et de distribution des ressources en eau d'exhaure2. Cependant, l’eau d’exhaure diffère de la logistique, et la double représentation du débit d’eau concernant le « champ » et la « qualité » rend traditionnellement la mise en réseau de l’eau plus complexe et plus difficile par rapport à l’IoT. La gestion intelligente de l'eau, basée sur les principes de l'IoT, permet une perception en temps réel, un suivi des processus et une simulation dynamique de l'ensemble du processus de circulation des eaux de mine. En intégrant la fusion d'informations et l'exploration de données des réseaux d'eau de marché et des réseaux d'eau physiques, il optimise l'allocation et la supervision intelligente des ressources en eau de mine, améliorant ainsi l'efficacité de l'utilisation de l'eau de mine3.

Cet article vise à proposer un système d’indices d’évaluation des performances complet et universellement applicable pour la circulation des eaux de mine, guidé par les concepts de ville saine et de circulation des eaux de mine. En utilisant des indicateurs d'évaluation des performances détaillés, quantifiables et largement applicables, l'article adhère au principe de l'évaluation des performances et cherche à établir un système d'évaluation généralisé. Tout d’abord, cet article explique le fonctionnement des systèmes de surveillance microsismique et des systèmes de détection dynamique hydrologique existants. Deuxièmement, le processus de filtration est réalisé en exploitant la capacité de stockage d'eau des goafs et la différence de hauteur des tunnels, facilitant ainsi l'écoulement naturel des eaux usées dans les goafs. L'eau propre filtrée est ensuite utilisée pour le refroidissement de l'équipement et l'élimination des poussières d'incendie dans le front de taille minier à l'aide d'une pompe d'alimentation en eau à pression constante, tandis que tout excès d'eau propre est rejeté à la surface. Enfin, 16 indicateurs clés de performance (KPI) sont sélectionnés parmi quatre dimensions : le niveau écologique, l'abondance des ressources en eau, la qualité des ressources en eau et l'utilisation des ressources en eau. Ces indicateurs constituent le système d'évaluation de la circulation des eaux d'exhaure et servent à des fins d'évaluation et d'optimisation.