Énergie et électricité Systèmes Énergétiques Miniers

Architecture de Gestion Énergétique Autonome et Télémétrie pour Sites Miniers Isolés

Mise à jour: 2026-01-23

Définition du Problème

Défis de l'Industrie

  • 01 Coûts opérationnels (OPEX) élevés liés aux déplacements physiques pour la maintenance sur des sites inaccessibles
  • 02 Instabilité des liens de communication satellitaires ou cellulaires dans les zones géographiques reculées
  • 03 Conditions environnementales extrêmes (poussière, température) affectant la fiabilité du matériel électronique standard

Points de Douleur Spécifiques

  • Manque de visibilité en temps réel sur la qualité de l'énergie (harmoniques, creux de tension) entraînant des arrêts non diagnostiqués
  • Incapacité à redémarrer les systèmes à distance après un déclenchement mineur (nuisance tripping)
  • Latence élevée empêchant le contrôle en boucle fermée centralisé depuis le centre d'opérations

Analyse de l'État Actuel

"Les systèmes actuels reposent souvent sur des alarmes binaires simples sans données oscillographiques Dépendance excessive aux interventions manuelles pour la réinitialisation des disjoncteurs Architecture de communication en étoile (Single Point of Failure) rendant le site aveugle en cas de perte du lien principal"

Impact sur la performance

Temps De Récupération Autonome
< 60 secondes après défaut transitoire
Disponibilité Du Système De Contrôle
≥ 99.95%
Latence De Transmission Des Alarmes Critiques
< 500 ms (via lien prioritaire)
Rétention Des Données Locales (Data Logging)
≥ 30 jours (tampon circulaire)
Redondance Réseau PRP (Parallel Redundancy Protocol) ou HSR
Protocole De Télémétrie DNP3 Secure Authentication v5 ou MQTT Sparkplug B
Isolation Galvanique Des E/S ≥ 2.5 kV
Plage De Température Opérationnelle -40°C à +75°C (sans ventilation forcée)
Vérification Technique

Cette solution a été validée par Équipe Technique Atlamech selon les normes suivantes :

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Portée Technique

  • Déploiement de contrôleurs logiques distribués (RTU/PLC) avec capacités de traitement en périphérie (Edge Computing)
  • Mise en place d'une double redondance réseau (Cellulaire/Satellite) avec basculement automatique
  • Intégration de relais de protection intelligents compatibles IEC 61850 pour l'analyse post-incident

Normes de Conformité

IEC 61850 (Communication pour l'automatisation des sous-stations)
IEC 62443-4-2 (Cybersécurité des composants industriels)
IEC 60068-2 (Essais d'environnement - Chaleur, Froid, Vibrations)

Stratégie de mise en œuvre

Phase 1 (Semaines 1-3) : Audit des communications existantes et définition des protocoles (DNP3/IEC 60870). Phase 2 (Semaines 4-8) : Programmation des automates pour la logique locale autonome et tests FAT (Factory Acceptance Test) avec simulation de latence. Phase 3 (Semaines 9-10) : Installation sur site, configuration des passerelles Edge et tests SAT (Site Acceptance Test) de perte de communication.
Livrables Clés
Schémas d'architecture réseau redondante (Topologie en anneau ou maillée)
Logique de contrôle pour la reprise autonome (Auto-reclosure logic)
Tableau de bord SCADA distant avec hiérarchisation des alarmes et accès aux journaux d'événements
Rapport d'analyse de fiabilité et calculs de disponibilité (MTBF/MTTR)

Notes de Consultation

Stratégie de Diagnostic en Périphérie (Edge Diagnostics)

Pour les sites non habités, la bande passante satellitaire est coûteuse. Il est impératif de ne pas transmettre les données brutes en continu. Les contrôleurs doivent traiter les données localement (ex: analyse FFT des vibrations ou harmoniques) et ne transmettre que les indicateurs de santé ou les alarmes qualifiées.

Redondance et Sécurité

La logique de sécurité (arrêt d'urgence) doit être strictement câblée ou gérée par des relais de sécurité dédiés, indépendamment de la couche de télégestion. L'utilisation de protocoles comme PRP (Parallel Redundancy Protocol) est recommandée pour assurer une communication sans temps de commutation en cas de défaillance d'un lien.

Gestion du Watchdog

Implémenter un 'Watchdog' matériel externe capable de redémarrer physiquement (Power Cycle) le modem et le contrôleur principal en cas de gel logiciel prolongé, afin d'éviter un déplacement sur site uniquement pour un redémarrage.

Taxonomie de l'Infrastructure

Unités Terminales Distantes (RTU) durcies avec double port Ethernet et modem 4G/LTE intégré
Passerelles de communication Edge IoT pour le pré-traitement des données
Commutateurs Ethernet industriels gérés (Managed Switches) supportant IEEE 1588 PTP
Onduleurs DC industriels avec batteries LiFePO4 pour le maintien du contrôle
Modèles d'Application Typiques: Architecture 'Store and Forward' pour garantir l'intégrité des données lors des coupures de communication Logique de délestage (Load Shedding) autonome basée sur la fréquence locale Système de surveillance conditionnelle (CBM) décentralisé

Résumé des Relations d'Ingénierie

Composants Techniques Utilisés

DNP3 Secure Authentication v5, PRP (Parallel Redundancy Protocol)

Contraintes d'Ingénierie

Plage de température opérationnelle (-40°C à +75°C)

Logique d'Optimisation Centrale

Logique de réenclenchement automatique, Traitement en périphérie (Edge Computing)

Résumé des Cas de Mise en Œuvre

Résumé du projet

Déploiement de Gestion Énergétique Autonome sur Site Minier

Échelle du Système
Micro-réseau insulaire de 18 MW comprenant 6 groupes électrogènes diesel, une ferme solaire de 3 MW et 14 sous-stations de distribution interconnectées via un anneau fibre optique.
Conditions d'Exploitation
Environnement extérieur avec présence de poussières conductrices, vibrations mécaniques constantes dues aux concasseurs et amplitudes thermiques ambiantes variant de -35°C à +40°C.
Contraintes de Mise en Œuvre
Bande passante montante limitée à 128 kbps pour la télémétrie critique; exigence stricte de zéro perte de paquets de commande (GOOSE) au niveau local pour la protection des équipements.

Cluster de Connaissances Techniques

Solutions d'Alimentation et d'Optimisation Énergétique pour Sites Miniers

Cette grappe cible une intention de recherche B2B d'investigation commerciale, focalisée sur la réduction des OPEX et la décarbonation. Elle lie techniquement la production d'énergie en site isolé (microgrids hybrides, diesel, EnR) aux infrastructures critiques de consommation (électrification des flottes, ventilation) et aux technologies de récupération thermique.

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