Proiectul AI-COSTSQO își propune să creeze o platformă de lucru pentru o exploatare eco-eficientă și durabilă a resurselor de roci ornamentale prin utilizarea unor metode de investigare non-invazive, prin optimizarea producției, reducerea cantităților de deșeuri, a consumului de energie și de apă. Astfel, impactul socio-economic și de mediu negativ datorat activităților miniere, care a crescut în ultimii ani, va fi, de asemenea, redus. Aria de interes a proiectului acoperă atât zăcămintele de roci ornamentale aflate în prezent în exploatare, cât și zăcămintele neexploatate.
Prin activitatățile din proiect, se evaluează situația actuală, și se estimează rentabilitatea financiară a zăcămintelor virgine, precum și cantitatea de deșeuri care va fi produsă.
Proiectul, care are un caracter interdisciplinar, este alcătuit dintr-o echipă de experți din mediul academic și industrie, care sunt specialiști în domeniile lor de expertiză.
Zăcământul de roci ornamentale, ca masiv de rocă, este evaluat mai ales prin prezența sistemelor de discontinuități.

Proiectul are ca obiectiv principal modelarea sistemului de discontinuități sub forma unor DFN – Discrete Fracture Networks folosind soluții analitice, statistice, de Machine Learning și Big Data, sub forma unui program de calculator asistat de Inteligența Artificială și oferit ca un Serviciu – SaaS (Software as a Service) de optimizare a deschiderii și exploatării zăcămintelor de roci ornamentale.

În plus, vor fi utilizate în principal metode de investigare in-situ non-invazive pentru obținerea datelor de intrare.
Inovația propusă de acest proiect constă în combinarea mai multor abordări, cum ar fi calculul volumelor maxime ale cuboidelor care sunt inscriptibili în poliedrele naturale ce se formează datorită sistemelor de discontinuități, precum și prin optimizarea orientării direcției de tăiere/ exploatare, folosind distribuțiile spațiale ale dimensiunilor blocurilor.
În acest sens, au fost concepute șapte pachete de lucru și distribuite partenerilor din proiect în funcție de specializarea fiecăruia.
Rezultatul proiectului, combinat cu metodele de studiu inovatoare și noii algoritmi de optimizare, va îmbunătăți semnificativ rata de recuperare a rezervelor minerale din zăcământ și va minimiza impactul activităților miniere din carierele de roci ornamentale asupra mediului, în general, diminuând producția de deșeuri, în special.

AN	BUGET UEFISCDI	BUGET COMISIA EUROPEANĂ
2022	188.100,00 Lei	74.250,00 Lei
2023	206.846,00 Lei	23.329,00 Lei
2024	182.774,00 Lei	17.325,00 Lei
TOTAL	577.720,00 Lei	114.904 Lei
TOTAL FINANȚARE PROIECT 692.624,00 Lei 139.924,00 Euro

Etapa I – Investigații geomecanice și de mediu, Modele de teren 3D și SaaS

1 Aprilie 2022 – 31 Decembrie 2022

Proiectul are ca obiectiv realizarea unui produs software AI-COSTSQO oferit ca un serviciu (SaaS – Software as a Service) pentru optimizarea exploatării zăcămintelor de roci ornamentale.
Un aspect extrem de important îl reprezintă datele necesare a fi utilizate de acest program.
În această etapă are loc culegerea acestor informații din carierele partenere din România, Italia și Turcia și alcătuirea unui tablou al intrărilor pentru SaaS.

Activitatea 1 – Investigații in situ

• În vederea caracterizării geomecanice a zăcămintelor de roci ornamentale s-au efectuat o serie de investigații și determinări în cele 3 țări partenere: Romania, Italia și Turcia. Investigațiile au constat din: măsurători de geologie structurală, investigații geofizice (seismice, electrice, radar), precum și informații structurale din găurile de sondă cu ajutorul televiewer-ului;

Activitatea 2 – Modele de teren 3D prin metode fotogrammetrice

• S-au utilizat metode fotogrammetrice clasice, dar și scanări cu senzori LiDAR – atât terestru, cât și din dronă, pentru a obține un nor de puncte de măsurare, care să fie ulterior a fost prelucrat pentru a rezulta modele 3D ale carierelor de roci ornamentale;

Activitatea 3 – Sistemul informațional pentru SaaS

• S-au stabilit relațiile dintre parametrii geomecanici ce caracterizează zăcământul de roci ornamentale și datele de intrare pentru programul de optimizare a exploatării în carieră;

Activitatea 4 – Evaluarea condițiilor de mediu

• S-au evaluat condițiile de mediu existente în carierele de roci ornamentale din țările partenere, în vederea stabilirii gradului de afectare a factorilor de mediu;

Activitatea 5 – Project management

• A constat din acțiuni de coordonare și control, asistență administrativă, diseminarea rezultatelor, precum și întâlniri cu partenerii consorțiului.

Etapa II – Rețele DFN și Evaluarea impactului asupra mediului

1 Ianuarie 2023 – 31 Decembrie 2023

Optimizarea exploatării în aceste cariere depinde foarte mult de sistemele de fisurație și discontinuitate naturale, care generează așa numita rețea DFN (Discrete Fracture network).
Extragerea informațiilor din datele culese în teren se realizează cu ajutorul unor metode de Machine Learning.

Diferite activități legate de exploatarea carierelor cauzează impacturi diferite, în timp ce tehnologiile, metodologiile și condițiile locale, specifice fiecărei cariere, determină amploarea impactului, adică zona de impact și gravitatea acestuia.

Activitatea 1 – Identificarea și extragerea sistemelor de fisurație

• Metoda propusă are ca obiectiv detectarea discontinuităților structurale din zăcământ prin prelucrarea norului de puncte obținut în etapa precedentă prin utilizarea unor tehnici de Inteligență Artificială și mai ales a algoritmilor de Machine Learning;

Activitatea 2 – Evaluarea impactului activităților din carieră asupra mediului

• S-au evaluat undele activități miniere cu impact asupra mediului și s-a analizat starea de referință a mediului din fiecare carieră parteneră, s-a evaluat impactul pe care îl au activitățile miniere din carierele de roci ornamentale asupra componentelor de mediu și s-au desfășurat cercetări detaliate în direcția minimizării cantităților de deșeuri generate, reducerea consumului energetic, a consumului de apă și a amprentei de carbon, a emisiilor de pulberi și a zgomotului, precum și refacerea peisajului la încetarea activităților de exploatare, astfel încât impactul peisagistic să fie minimizat, iar problemele de stabilitate să fie ținute sub control.

Activitatea 3 – Project management

• A constat din acțiuni de coordonare și control, asistență administrativă, diseminarea rezultatelor, precum și întâlniri cu partenerii consorțiului.

Etapa III – Software generare DFN, Sisteme decizionale și Sustenabilitatea exploatării rocilor ornamentale

 

1 Ianuarie 2024 – 31 Decembrie 2024

Generarea artificială a rețelelor DFN constituie etapa finală în caracterizarea a priori a unui zăcământ de roci ornamentale, înainte de integrarea acestui modul în SaaS. Interfața de legătură cu modulele SaaS conține elemente de Inteligență Artificială și sunt abordate în această etapă. Și în final, orice activitate minieră care să nu fie sustenabilă economic și mai ales cu impact minim asupra mediului înconjurător, nu constituie o opțiune viabilă - de aici și necesitatea unei asemenea analize.

Activitatea 1 – Generarea și Validarea rețelelor DFN
Această acțiune a fost dezvoltată în cooperare cu partenerii din consorțiu, în special BEB (TR). În esență, aceasta a constat în realizarea unei aplicații software, dezvoltată anterior ca un modul desktop, ce a fost transformată într-o aplicație portal web. Interacțiunile cu utilizatorii sunt integrate treptat în portal (https://www.aicostsqo.com). De asemenea, sunt disponibile calcule de poliedre și structuri DFN. Datele pot fi preluate din diferite baze de date definite în cloud. În Fig. 1 este prezentat un exemplu de captură de ecran a interfeței care prezintă rezultatele aplicațiilor DFN obținute din sistem.

Fig. 1 – Reprezentarea unui sistem DFN în portalul web SaaS

Fig. 2 – Arhitectura programului AI-COSTSQO SaaS în AWS

Activitatea 2 – Sisteme decizionale folosite la interfața Om – SaaS
Două module integrate au fost pregătite pentru dezvoltarea proiectului: modulele back-end și front-end. Node.js și Express.js frameworks au fost utilizate în partea de back-end, iar MongoDB a fost folosit ca bază de date. În partea front-end, designul paginilor a fost creat folosind bibliotecile Next.js și Tailwind CSS. Structura arborescentă a fost creată utilizând biblioteca Material UI, iar meniul principal din interfața principală a fost făcut funcțional. În prezent, majoritatea proiectelor au fost finalizate și serviciile de bază au fost pregătite pentru fazele de conectare la client și server. Arhitectura programului, așa cum a fost implementată pe server-ul Amazon Web Services (AWS) este redată în Fig. 2.

Activitatea 3 – Evaluarea sustenabilității economice
Evaluarea sustenabilității economice și de mediu (EESA) s-a axat pe evaluarea impactului real al activităților carierei legate de producția de blocuri și în faza de post producție, în care blocurile deja separate de banc trebuie să fie dimensionate pentru transportul ulterior. Prezența fracturilor și a discontinuităților, care au fost caracterizate în anii anteriori, au fost utilizate ca date de intrare pentru minimizarea deșeurilor, estimarea consumului de apă, consumul de energie și amprenta de carbon, emisiile de praf și pentru evaluarea etichetei ecologice pentru carierele de roci ornamentale și evaluarea ciclului de viață (LCA), care sunt activități aferente anului 3. Pentru a evalua parametrii menționați mai sus, programul SlabCutOpt (Unibo) a fost îmbunătățit pentru a genera date de ieșire care să conțină volumul de deșeuri, praf etc. din zona cercetată prin utilizarea parametrilor specifici ai utilajelor utilizate. Minimizarea deșeurilor a fost realizată prin evaluarea mai multor scenarii de tăiere cu ajutorul algoritmului SlabCutOpt. Scenariile de tăiere sunt caracterizate de orientarea direcției de tăiere, dimensiunea blocului și dimensiunea plăcii. Soluția optimă pentru EESA poate fi determinată prin evaluarea mai multor scenarii și parametri de tăiere. A fost efectuată o analiză a deșeurilor generate (rata de recuperare) prin luarea în considerare a mai multor dimensiuni ale blocurilor (dimensiuni comerciale). Pe baza datelor calculate, a fost evaluată eticheta ecologică pentru carierele de roci ornamentale și evaluarea ciclului de viață (ECV). În final, a fost determinată sustenabilitatea economică prin determinarea valorii monetare relative RMV pentru fiecare scenariu studiat – Fig. 3.

Fig. 3 – Variația RMV cu mărimea blocurilor

 

Rezultatele estimate ale proiectului sunt:
1. Extinderea cunoștințelor, a bazelor de date și a inventarului formațiunilor geologice europene în ceea ce privește zăcămintele de roci ornamentale;
2. Utilizarea unor metode de investigare și studiu inovatoare aplicate în carierele de roci ornamentale;
3. Creșterea ofertei și a eficienței extracției de materii prime naturale;
4. Reducerea la minimum a cantităților de deșeuri miniere generate, îmbunătățind strategiile pe termen lung pentru protecția mediului.
Impactul preconizat va răspunde în mod direct provocărilor formulate în subtema 1.1, 1.2 și subtema 5 din cadrul apelului ERA-MIN3.
Acestea implică o mai bună înțelegere a resurselor de materii prime pentru asigurarea lanțului de aprovizionare, a tehnicilor de explorare neinvazive, îmbunătățirea modelării resurselor de roci ornamentale, abordări și instrumente inovatoare pentru caracterizarea zăcămintelor, precum și noi metodologii de evaluare a riscurilor legate de aprovizionarea cu resurse minerale.
În plus, proiectul include crearea unei exploatări minerale eficiente și durabile din punct de vedere al mediului, prin optimizarea producției și reducerea cantităților de deșeuri.
Metoda propusă permite o exploatare selectivă, evitând blocurile fracturate, care sunt considerate în mod tradițional deșeuri, ceea ce va duce la economii de energie și de apă.

Finalizarea proiectului contribuie la îmbunătățirea tehnologiilor miniere utilizate în Uniunea Europeană și va deschide noi drumuri pentru IMM-urile europene implicate în minerit, ceea ce va stimula competitivitatea europeană în lumea modernă a mineritului, având în vedere  avansul în domeniu al unor țări cum ar fi China, India și altele, care au o pondere din ce în ce mai mare în acest domeniu.

Adresă

Str. Universității, Nr. 20
Petroșani – Hunedoara
ROMANIA

 

Email

cameliamadear@upet.ro

 

Telefon

+40 254 542 580

 

Anunțuri

• PV.concurs.PN.III
• Anunt.PN.III.echipa.proiect
• PV.rez.conc.PN.III
• ANUNŢ Director de proiect PN III, CONFUND - ERAMIN - 3 - AI - COSTSQO - 1

Conferința virtuală „EnviroMining Conference 2025”

Universitatea din Petroșani, în parteneriat cu Universitatea din Bologna, vă invită la prima conferință virtuală „EnviroMining Conference 2025”, care va avea loc în perioada 20 - 21 februarie 2025, reunind experți de top, cercetători și profesioniști din industria minieră și de mediu din întreaga lume.

Acest eveniment unic va oferi participanților oportunitatea de a discuta cele mai recente evoluții, tendințe și inovații în domeniul mineritului și protecției mediului. Programul conferinței include prezentări academice, sesiuni interactive, ateliere de lucru și discuții de grup, toate destinate să promoveze schimbul de cunoștințe și colaborarea între diverse instituții și organizații.

Participarea este complet gratuită, iar pentru mai multe informații și detalii privind înregistrarea, vă rugăm să vizitați website-ul conferinței:
https://events.unibo.it/iemc