Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

"Кузбасский государственный технический университет"

 

Кафедра разработки месторождений  полезных ископаемых

подземным способом

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Информационные технологии в горном деле

на тему: Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. ГП-091

Артюховский И. А

    Руководитель:

Гришина Т. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Компьютеризация геолого-маркшейдерских работ на карьерах …………...4

2. Шахтная автоматика………………………….………………………………..8

3. Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня…………….……………..…………………..10

4. Проблемы внедрения САПР на угольных шахтах………………………….14

5. Применение и перспектива развития информационной техники в подземной горнодобывающей промышленности….…………………………………..18

Заключение……………………………………………………………………….25

Список используемой литературы……………………………………………...26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация процессов  угледобычи является важнейшим направлением по обеспечению безопасности работ на горнодобывающем предприятии и ведет к снижению себестоимости продукции. За последние годы уровень автоматизации на угольных шахтах значительно вырос. Сегодня предприятия активно оснащаются современными автоматизированными проходческими и добычными комплексами. Процессы транспортировки и отгрузки угля потребителям, управление энергопотреблением, вентиляцией, водоотливом практически полностью автоматизированы.

Повсеместно внедряются автоматизированные системы управления, основанные на распределенной сети датчиков, исполнительных механизмах, контроллерах. Вся информация централизованно собирается и хранится в электронном виде в промышленной базе данных на специализированном компьютере — сервере с их обязательным дублированием.

Основное рабочее место  горного диспетчера оборудовано персональным компьютером с одним или несколькими экранами. Автоматизированную диспетчерскую систему управления (АСДУ) составляют специализированные функциональные подсистемы. При этом перед угольной отраслью стоят сегодня такие задачи, которые не могут быть решены без новых идей и подходов к автоматизации [6].

 

 

 

 

 

 

1. КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ГЕОЛОГО-МАРКШЕЙДЕРСКИХ  РАБОТ НА КАРЬЕРАХ

В современных условиях рыночной экономики научно-технический  прогресс в горнодобывающей промышленности во многом связан с автоматизацией геолого-маркшейдерского информационного обеспечения горных работ на всех стадиях промышленного освоения месторождений полезных ископаемых. Активное использование компьютерных технологий в практике геолого-маркшейдерских служб отечественных горных предприятий началось в 90-х годах. Однако зачастую оно сводилось либо к использованию отдельных программ для решения частных задач, либо к попыткам применения импортных горно-геологических программных пакетов (Datamine, TechBase и др.).

В 1992-2002 годах ФГУП ВИОГЕМ и фирма "Зонд" разработали и внедрили на базовых предприятиях железорудной отрасли многофункциональную геоинформационную систему (ГИС) в виде интегрированного программного пакета и связанного в локальную вычислительную сеть технологического комплекса АРМов, способную решать в автоматическом или диалоговом режимах весь спектр задач по информационному геолого-маркшейдерскому обеспечению горных работ в карьере.

Разработанная геоинформационная  система представляет собой совокупность двух функциональных модулей, каждый из которых включает одинаковое для всех программное ядро и дополнительный программный компонент. Программный компонент – набор специальных программ, создающих интерфейс ядра с пользователем и реализующих алгоритмы решения определенных задач. Программные компоненты выполняют запрос к программному ядру, обрабатывают полученную информацию, осуществляют взаимодействие между функциональными модулями на уровне обмена данными.

 

Программное ядро системы  обеспечивает единый формат данных их пространственно-координатную привязку, стандарт интерфейсов пользователя, сохранение и отображение картографической, цифровой и текстовой информации, в том числе как результат решения задачи в программном компоненте функционального модуля. Программное ядро может играть роль и самостоятельного функционального модуля, предназначенного для хранения, стандартной обработки и просмотра информации.

Программное ядро системы  включает в себя три модуля: СУБД NetBase, растровый редактор Elastic и векторный картографический редактор MapProj.

СУБД NetBase (NB Proj.exe) включает в свой состав редактор БД и электронные таблицы NetCalc.

Редактор БД предназначен для хранения и обработки алфавитно-цифровой информации. Структуры хранения данных – сетевая, иерархическая и реляционная. Они реализованы в виде таблиц данных с системой адресных ссылок. Редактор БД обладает стандартным набором функций по вводу и редактированию данных. Интерактивный генератор запросов к БД позволяет создавать сложные запросы по основным и дополнительным БД.

Встроенный язык программирования NetScript предназначен для алгоритмической обработки данных. Он является внутренним псевдокомпилятором с генерацией исполняемого кода. Имеет стандартный набор операторов, подобный набору операторов языка программирования Pascal, набор функций для доступа к БД NetBase и расширяемый с помощью библиотек динамической компоновки набор специализированных функций.

Электронная таблица NetCalc служит для создания и ведения  всех форм отчетности на предприятии. Содержит стандартный набор функций  для выполнения операций по суммированию, определению максимального, минимального и среднего значения выделенных ячеек. Также может использовать набор функций и операторов NetScript. Связь таблицы с БД позволяет производить различный статистический анализ по любой информации с визуализацией результатов, а также применять все вышеизложенные операции к полям БД. Для обеспечения совместимости поддерживается экспорт-импорт известного формата данных Excel.

Растровый редактор Elastic предназначен для обработки растровых изображений, полученных сканированием. Восстанавливает пропорции картинки, удаляя искажения, выполняет фильтрацию и склеивание отдельных фрагментов неограниченного размера. Обработанные при помощи растрового редактора изображения в дальнейшем используются для оцифровывания в векторном редакторе. Содержит средства печати растровых изображений на любой принтер/плоттер.

Векторный картографический редактор MapProj предназначен для составления, анализа и печати геологической и горно-эксплуатационной графики.

MapProj обладает всеми  функциями векторного графического  редактора, что дает возможность  пользователю самому создавать  картографические документы. Карты могут создаваться в виде поверхностей топографического типа, горизонтальных и вертикальных сечений геологических объектов. Режим 3D позволяет представлять картографический материал в трехмерном виде, создавать объемные тела, редактировать высотную отметку Z. Карты в MapProj имеют линейно-узловую топологию, что значительно упрощает их ввод и повышает точность оконтуривания площадных объектов.

Вся введенная информация сохраняется в базе данных картографической информации (БДКИ). Структура БДКИ позволяет хранить одновременно несколько карт с неограниченным количеством картографических слоев и базами данных параметрической информации.

Геологический модуль DrillProj предназначен для формирования и  ведения баз данных геологоразведочной, геолого-эксплутационной информации, моделирования месторождения, подсчета запасов методом вертикальных сечений и пересчета запасов по горизонтальным слоям, оценки пространственной изменчивости оруденения, построения геологических планов и разрезов, планов в изолиниях содержания компонентов, регламентирующих качество руд, подсчета запасов в эксплуатационных блоках, годового и оперативного планирования добычи руд в карьере.

Маркшейдерский модуль Mark предназначен для автоматизации  процесса обработки маркшейдерских журналов и данных стереофотограмметрической съемки карьера. С его помощью осуществляется формирование и редактирование базы данных пунктов опорного и съемочного обоснования, ввод данных маркшейдерской съемки из полевых журналов, решение прямой и обратной засечки, обратной геодезической задачи, обработка журналов тахеометрической съемки, расчет высотной отметки, расчет и уравнивание тахеометрического и нивелирного ходов. Кроме того, маркшейдерский модуль обеспечивает ведение погоризонтных маркшейдерских планов, сводного плана горных работ, моделирование поверхности карьера по состоянию на любую дату.

В дальнейшем планируется развитие разработанной ГИС в следующих направлениях – создание модуля горно-экономической модели месторождений и компьютерных технологий ценового структурирования балансовых запасов с учетом эксплуатационных кондиций, а также модуля проектирования и долгосрочного планирования горных работ на карьерах [1].

 

 

 

 

2. ШАХТНАЯ АВТОМАТИКА

Развитие шахтной автоматики можно разделить на семь этапов:

1. полная автоматизация стационарного оборудования: вентиляционных установок, конвейерных линий, водоотлива, подъема, технологического комплекса;
2. автоматические блокировки забойного оборудования (предупредительная сигнализация, защита от перегрузок и перегрева двигателей);
3. дистанционное управление мобильными машинами по проводам или радио в условиях прямой видимости;
4. автоматизация циклических операций на мобильном оборудовании;
5. супервизорное управление мобильными машинами вне прямой видимости;
6. применение гибкого управления и интеллектуальных датчиков для адаптивного и интеллектного управления мобильными машинами;
7. объединение локальных систем автоматизации в систему интеллектуальной добычи путем обмена информацией через подземную сеть, согласования работы подземного оборудования, распределенного во времени и пространстве.

В области автоматизации  открытых горных работ реализованы: оценка производительности драглайна путем измерения заполнения ковша, секторов погрузки и разгрузки ковша; оценка производительности роторного экскаватора; диспетчерское управление железнодорожным транспортом по радио; программируемое управление ковшовым экскаватором и буровой установкой. Но такие системы применяются лишь на немногих разрезах России.

Автоматизация при проведении выработок применяется для дистанционного управления проходческими комбайнами, дистанционно-автоматического  управления   проходческим  комбайном при опасности внезапных выбросов угля и газа, ориентации проходческого комбайна в процессе работы.

Автоматизация конвейерных  линий обеспечивает последовательный пуск конвейеров в направлении, противоположном перемещению горной массы, синхронную остановку конвейеров, разнообразную сигнализацию о проскальзывании ленты, скорости ленты, обрыве ленты, заполнении промежуточного бункера, сходе ленты с роликовых опор.

На горнодобывающих предприятиях с 1960-х годов внедрено около 60 систем диспетчеризации. С их помощью подсчитывают время работы и простоев оборудования, отображают движение транспортных машин, оценивают общую производительность, зольность угля, расход электроэнергии, число работающих, распределение содержания метана и скорость воздуха в выработках, формируют план технического обслуживания. Однако все эти системы работают в информационном режиме.

Наибольшие успехи достигнуты в автоматизации стационарного оборудования. Подъемные установки, главные вентиляторные установки, главный водоотлив, калориферные установки, погрузочные пункты и энергетические подстанции автоматизированы на 90%. Как правило, они оснащены специализированной аппаратурой, разработанной в 1970-х годах [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОСНАЩЕНИЕ ШАХТ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМИ

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИМИ СИСТЕМАМИ 

СОВРЕМЕННОГО УРОВНЯ

Технологический процесс  любого горнодобывающего или горно-перерабатывающего предприятия угольной промышленности - это сложная многозадачная структура, требующая четкой и слаженной работы большого коллектива инженерно-технических работников и рабочих, обеспечивающих этот процесс.

Технологическая безопасность - нормальное функционирование производственного процесса при изменениях различных внешних и внутренних параметров среды, т.е. определенной технологии и техники с характеристиками, соответствующими требованиям Правил безопасности и других нормативных документов.

Функциональная безопасность - это обеспечение безопасности производственного объекта посредством действий людей, участвующих в технологическом процессе. Причем функциональную безопасность было предложено разделить на три аспекта. Первый - это управление технологическим процессом с целью обеспечения безопасности, второй - это контроль параметров среды для обеспечения безопасного технологического процесса и третий - это создание комфортных условий для людей, участвующих в технологическом процессе.