La ventilation est l’un des systèmes les plus énergivores dans une mine souterraine, mais elle est souvent exploitée bien en dessous de son plein potentiel d’optimisation. Au fur et à mesure que les mines numérisent leurs opérations, l’automatisation de la ventilation n’est plus un simple choix binaire entre un contrôle manuel et une ventilation à la demande (VoD). Il s’agit plutôt d’un parcours progressif, où chaque niveau s’appuie sur le précédent.
Cet article propose une pyramide d’automatisation en cinq niveaux pour les systèmes de ventilation minière, afin d’aider les opérations à situer leur niveau actuel et à comprendre les capacités débloquées à chaque étape.
Niveau 1 : Contrôle à distance des équipements de ventilation
À la base de la pyramide se trouve le contrôle de base.
Ce premier niveau vise à permettre l’opération à distance des équipements de ventilation individuels, tels que :
- Ventilateurs
- Démarreurs progressifs (soft starters)
- Variateurs de fréquence (VFD)
- Régulateurs et volets
À ce stade, des équipements auparavant opérés localement peuvent être démarrés, arrêtés ou ajustés à partir d’un système de contrôle. Bien que la prise de décision demeure manuelle, ce niveau établit les fondations essentielles de l’automatisation en :
- Réduisant les déplacements des opérateurs sous terre
- Améliorant les temps de réponse
- Centralisant le contrôle des opérations dans la salle de contrôle
La demande d’air peut être structurée sous forme d’une architecture en arbre parent-enfants afin d’éviter la création de vide et les dommages dans les conduits.
Cependant, le comportement du système de ventilation reste réactif et dépendant des opérateurs, avec une cohérence limitée entre les quarts de travail et les équipes.
Niveau 2 : Horaire et macros
Le deuxième niveau marque le véritable début de l’automatisation. À ce stade, les systèmes de contrôle numériques permettent :
- Des actions planifiées (commandes préprogrammées pour ventilateurs ou volets)
- Des macros ou séquences basées sur des règles.
- Le contrôle simultané de plusieurs équipements de ventilation
Au lieu d’exécuter des commandes manuelles une par une, les opérateurs peuvent définir à l’avance des actions répétitives. Par exemple :
- Augmenter le débit d’air durant les quarts de production
- Réduire la ventilation pendant les périodes de maintenance
- Exécuter des séquences standardisées de démarrage ou d’arrêt
- La purge d’un niveau suite à un blaste
Bien que ce niveau demeure majoritairement statique et peu basé sur les données, il introduit la répétabilité, la prévisibilité et l’efficacité opérationnelle des prérequis essentiels pour atteindre des niveaux d’automatisation plus avancés. Cette étape améliore surtout la qualité de vie et est souvent incluse par défaut avec le niveau 1.
Niveau 3 : Réactions basées sur capteurs et IoT
Le niveau 3 est celui où les systèmes de ventilation commencent à réagir aux conditions réelles. À ce stade, les données provenant de capteurs et d’objets connectés (IoT) sont intégrées dans la logique de contrôle, notamment :
- Capteurs de débit d’air
- Capteurs de gaz
- Dispositifs de surveillance environnementale
- Télémétrie des équipements (signaux de base)
À l’aide de seuils prédéfinis, le système peut déclencher automatiquement certaines actions en fonction des conditions mesurées. Par exemple :
- Augmenter le débit d’air lorsque les niveaux de gaz approchent des limites
- Ajuster les régulateurs selon la vitesse d’air mesurée
- Déclencher des routines de sécurité en cas de conditions anormales
L’efficacité de ce niveau dépend fortement de la disponibilité et de la qualité des données. Plus les données sont pertinentes et fiables, plus le système peut réagir efficacement.
Niveau 4 : Ventilation à la demande (VoD)
La ventilation à la demande représente un passage d’un contrôle réactif à une optimisation opérationnelle.
À ce niveau, les systèmes de ventilation sont intégrés à des plateformes de plus haut niveau, telles que :
- Systèmes de localisation en temps réel (RTLS)
- Systèmes de gestion de flotte (FMS)
- Plateformes de suivi du personnel et des équipements
- Télémétrie
En sachant où se trouvent les travailleurs et les équipements, ainsi que leur état opérationnel, le débit d’air peut être fourni uniquement là où et quand il est requis, selon les besoins spécifiques des équipements. Cela permet aux mines de :
- Maintenir les exigences de sécurité
- Éviter de surventiler les zones inactives
- Réduire significativement la consommation d’énergie
Au lieu de ventiler toute la mine à pleine capacité, le débit d’air est ajusté dynamiquement selon la demande réelle, faisant du VoD un jalon majeur en matière de durabilité et de contrôle des coûts.
Niveau 5 : Optimisation et simulation grâce à la télémétrie
Le niveau le plus élevé de la pyramide est axé sur l’optimisation continue et les capacités prédictives.
Grâce à la télémétrie avancée et aux flux de données, la demande en ventilation peut être modulée en temps réel selon le fonctionnement réel des équipements. Plutôt que de se baser uniquement sur les courbes des fabricants de ventilateurs, celles-ci peuvent être ajustées à partir de données terrain. Par exemple :
- Signaux d’allumage des moteurs de la flotte de véhicule
- Modes d’opération des équipements (ralenti, déplacement, chargement)
- Taux d’utilisation et cycles de travail
Avec ce niveau de précision, le débit d’air peut être ajusté non seulement selon la localisation, mais aussi selon les émissions réelles et l’intensité d’activité. Au-delà du contrôle en temps réel, les données accumulées permettent également :
- La simulation de scénarios
- La prévision de la demande
- Des analyses « what-if » pour la planification minière
- L’ajustement des courbes de ventilation basé sur le retour des capteurs
Ce niveau transforme la ventilation d’un système de support en un levier d’optimisation piloté par les données pour l’ensemble des opérations.
Un parcours progressif
L’automatisation de la ventilation n’est pas une approche tout ou rien. Chaque niveau de la pyramide apporte une valeur opérationnelle tangible tout en préparant le terrain pour le suivant.
En comprenant où se situent leurs systèmes actuels, les opérations minières peuvent :
- Prioriser leurs investissements
- Réduire les risques d’implantation
- Évoluer vers le VoD et l’optimisation de manière structurée et évolutive
Les stratégies d’automatisation les plus efficaces reconnaissent que la ventilation est un système évolutif, qui devient plus intelligent à mesure que les données, l’intégration et la maturité opérationnelle progressent et que ce type de système peuvent être implanter dès la construction de la mine et que le niveau de maturité du système évolue avec le niveau de maturité de la mine.
Souvent, les systèmes de VoD sont implantés lorsque les économies d’énergie deviennent critiques en raison des contraintes de capacité ou des coûts. Pourtant, ils peuvent générer des gains dès le début de l’exploitation minière.
Maturité typique des mines dans la pyramide
En pratique, la plupart des mines souterraines se situent actuellement entre les niveaux 1 et 3 de la pyramide d’automatisation de la ventilation. Bien que plusieurs opérations aient mis en place le contrôle à distance et certaines réactions basées sur des capteurs, l’intégration complète du VoD demeure moins répandue en raison de la complexité liée à l’intégration des systèmes de gestion de flotte, de localisation et de ventilation.
Cependant, avec le déploiement croissant d’équipements connectés et de plateformes de données opérationnelles, la transition vers les niveaux 4 et 5 s’accélère.
Cela renforce l’importance de considérer l’automatisation de la ventilation non pas comme un projet unique, mais comme un parcours opérationnel progressif.
Leave a Reply