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Next Generation Mining: Incorporating Advanced Communications and the IIoT

Next Generation Mining: Incorporating Advanced Communications and the IIoT

The mining industry is increasingly leaning on technological innovation to improve safety, operational efficiencies and performance.  With that comes the requirement for extensive and intelligent communications networks, all laying the foundation for the Industrial Internet of Things (IIoT).

Mining’s wide, rugged terrain, underground networks and large distributed industrial operations makes it an ideal candidate for IIoT. The IIoT is made up of a multitude of devices connected by a number of different communication technologies. The resulting system can monitor, collect, exchange, analyze, and instantly make intelligent decisions – all without human intervention.

Similarly, machine-to-machine (M2M) communication is a broad label that can be used to describe any technology that enables networked devices to exchange information and perform actions – again without the manual assistance of humans.

Mines are becoming more instrumented and automated, and therefore, more operationally efficient, said Rick Tyrell, Network Architect for Black & Veatch's telecommunications business. Remote monitoring and control, paired with information communication technology (ICT) and analytics, yields large volumes of data.

“The next generation mine is dependent upon a scalable communications network architecture that supports sensors, machine-to-machine protocol and access to real-time voice, video and data.”

Rick Tyrell, Network Architect for Black & Veatch's telecommunications business

Virtual Networks Offer Large Savings

Traditionally, industrial networks have been pieced together over time, enhanced on an as-needed basis to fit a company’s many different needs. The result is a segmented infrastructure with separate systems, disconnected from one another and unable to communicate. 

“Multiple, isolated systems cause duplicate infrastructure – and therefore duplicate investments – making it difficult and costly to share data between departments,” said Dean Siegrist, Associate Vice President, Private Networks at Black & Veatch.  “When technology becomes obsolete, adding new networks becomes both timely and expensive.”

Converging siloed networks into one virtual network can save up to 25 percent versus operating a segregated system, according to research from the Smart Cities Council. Network virtualization technologies allow multiple services to use the same physical infrastructure. Virtualization minimizes the physical hardware, such as storage and server resources, required for network upgrades.

IP-based network architecture, such as Multi-Protocol Label Switching (MPLS), offers a flexible, scalable foundation, so as a company grows, so can its network. MPLS is a network technology that can be used to “virtualize” multiple physical networks into one.

“A mine, with its distributed operations and dispersed facilities, can prosper by advancing its communications network and architecture. The extraction operation, transportation and logistics, as well as energy, water and security, can all be optimized with modern communications and technology applications.”

Dean Siegrist, Associate Vice President, Private Networks at Black & Veatch

Developing a Plan for Network Architecture

Creating a scalable network architecture is best achieved when following a proven methodology. Here are some steps to take:
Step 1: Have a clear understanding of the goals and objectives for upgrading the network. What are all of the stakeholder requirements, regulations, performance indicators and drivers?
Step 2: Assess the current infrastructure and define its capabilities. Examine whether the existing network is being fully optimized. Is there duplicate infrastructure that could be eliminated with an MPLS/IP-based system?

Step 3: Conduct a thorough gap analysis. Comparing the current state assessment against the future state requirements helps identify organization, technology and process gaps that need to be filled.

Subject Matter Experts
Rick Tyrell: TyrellR@bv.com
Dean Siegrist: SiegristDA@bv.com

Minería de Última Generación: Incorporación de Comunicaciones Avanzadas e IIoT

La industria minera tiende cada vez más a la innovación tecnológica para mejorar la seguridad, la eficiencia operacional y el desempeño. Junto con ello, se produce la necesidad de redes de comunicaciones amplias e inteligentes, todo lo cual sienta las bases para la Internet Industrial de los Objetos (IIoT, Industrial Internet of Things).

En toda la minería, el terreno accidentado, las redes subterráneas y las grandes operaciones industriales destribuidas la convierten en canditato ideal para la IIoT. La IIoT está compuesta por una multitud de dispositivos conectados por una serie de diferentes tecnologías de comunicación. El sistema resultante puede monitorear, recolectar, intercambiar, analizar y tomar decisiones inteligentes de manera instantánea, y todo sin intervención humana.

De igual manera, la comunicación máquina a máquina (M2M, machine-to-machine) es una etiqueta general que se puede usar para describir cualquier tecnología que permita que los dispositivos en red intercambien información y realicen acciones; nuevamente, sin asistencia manual humana.

Las minas están cada vez más automatizadas e instrumentalizadas, por consiguiente, son operacionalmente más eficientes, según Rick Tyrell, Arquitecto de Redes de la división de telecomunicaciones de Black & Veatch. El monitoreo y control remotos, junto con la tecnología de comunicación de la información (ICT, information communication technology) y la analítica de datos, arrojan grandes volúmenes de datos.

“La mina de última generación depende de una arquitectura de red de comunicaciones escalable que soporta los sensores, el protocolo máquina a máquina y el acceso a voz, vídeo y datos en tiempo real”.

Rick Tyrell, Arquitecto de Redes de la división de telecomunicaciones de Black & Veatch

La Redes Virtuales Ofrecen Grandes Ahorros

Tradicionalmente, las redes industriales han sido reconstruidas con el tiempo y mejoradas de acuerdo a las necesidades, para ajustarse a las múltiples necesidades de la empresa. El resultado es una infraestructura segmentada con sistemas separados, desconectados entre sí e incapaces de comunicarse. 

“Los sistemas múltiples, aislados, producen una infraestructura duplicada - y, por consiguiente, inversiones duplicadas - lo que hace difícil y costoso compartir los datos entre los diferentes departamentos”, según Dean Siegrist, Vice Presidente Asociado, Redes Privadas de Black & Veatch.  “Cuando la tecnología queda obsoleta, agregar nuevas redes es tempestivo y caro”.

Según una investigación de Smart Cities Council, converger las redes aisladas en una red virtual puede significar ahorros de hasta un 25 por ciento, comparado con la operación de sistemas segregados. Las tecnologías de virtualización de redes permiten que varios servicios utilicen la misma infraestructura física. La virtualización minimiza el hardware físico, tales como recursos de almacenamiento y servidores, que se requieren para las actualizaciones de la red.

La arquitectura de red en base a IP, como el Multi-Protocol Label Switching (MPLS), ofrece una base flexible, escalable, para que cuando una compañía crezca, también lo haga su red. MPLS es una tecnología de redes que se puede usar para “virtualizar” múltiples redes físicas en una.

“Una mina, con sus operaciones distribuidas e instalaciones separadas, puede progresar al actualizar su arquitectura y red de comunicaciones. La operación de extracción, transporte y logística, así como de energía, agua y seguridad, se pueden optimizar con comunicaciones modernas y aplicaciones tecnológicas”.

Dean Siegrist, Vice Presidente Asociado, Redes Privadas de Black & Veatch.

Desarrollo de un Plan para la Arquitectura de Redes

La creación de una arquitectura de red escalable se logra mejor cuando se sigue una metodología probada. Estos son algunos de los pasos que se deben tomar:
Paso 1: Tener una comprensión clara de las metas y objetivos para actualizar la red. ¿Cuáles son los requisitos, regulaciones, indicadores de desempeño y motivaciones de las partes interesadas?
Paso 2: Acceder a la infraestructura existente y definir sus capacidades. Examinar si la red existente está totalmente optimizada. ¿Existe una infraestructura duplicada que podría ser eliminada con un sistema basado en MPLS/IP?
Paso 3: Realizar un análisis de deficiencias detallado. Comparar la evaluación del estado actual con los requisitos del estado futuro ayuda a identificar las deficiencias organizacionales, tecnológicas y de procesos que deben ser cubiertas.

Expertos
Mark Venning: VenningM@bv.com
Rick Tyrell: TyrellR@bv.com
Dean Siegrist: SiegristDA@bv.com

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