Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня

Форма горных выработок (например, кривизна) также оказывает влияние на передачу сигналов.

Сеть подземной связи зачастую складывается из комбинации систем LF и DAS.             

Ground Penetration Radio (GPR)

Эти системы работают в диапазоне низких частот. Сигналы  УВЧ и ОВЧ могут проникать через скальную породу, что сводит до минимума затраты по монтажу. Но так как скорость передачи данных бывает незначительной, эта технология находит применение лишь в очень простых областях. Важнейшие области применения: системы предупреждения об опасности;   дистанционное управление; отправка кратких сообщений на жидкокристаллические дисплеи; дистанционное управление взрывными работами.

Перечислим традиционные области применения беспроволочной передачи данных: телеметрия (например, управление вентиляторами и насосами);                                     дистанционное или телемеханическое управление мобильным оборудованием; контроль за местонахождением персонала и путями следования транспортных средств;  входной контроль и контроль безопасности персонала и транспортных средств.

 

Передача сигналов по проводам

Очень важной характеристикой процесса передачи сигналов по проводам является используемая передающая среда. В эксплуатации находятся двухпроводные линии, которые получили широкое распространение, дешевы в эксплуатации и просты в обращении; коаксиальные кабели; световые волноводы, которые работают на оптических сигналах.

Второй существенной характеристикой является сетевая структура. Из множества возможных схем сегодня хорошо себя зарекомендовала    древовидная структура с основной моделью и ответвлениями,  которая оптимально вписывается в пространственную структуру горнодобывающего предприятия. При классификации систем связи следует различать области применения.

Информационные сети

Физическая топология  занимается описанием связей между отдельными компонентами сети. Известными структурами является звездчатая, кольцевая и шинная топология. Сравнительно новой сетевой системой в горнодобывающей промышленности считается Open Transport Network (OTN), которая основана на стекловолоконной технологии. Приведем четыре ее важнейших составляющих части:

1. стекловолоконная основа для передачи данных;
2. узлы OTN, служащие местами доступа к системе;
3. карты интерфейсов, открывающие пользователю доступ к системе;
4. Network Control Center (NCC) для управления центральной сетью.

Узел OTN работает почти со всеми существующими стандартами интерфейсов, а также со специальными протоколами связи, что стало возможным благодаря картам интерфейсов. К ней могут подключиться до 250 абонентов. Отдельные интерфейсы можно активировать и деактивировать, не оказывая влияния на систему в целом.

Преимущества узлов OTN:

1. самые различные периферийные устройства и подсистемы пользуются центральной системой связи;
2. возможен монтаж, в том числе с интеграцией в уже существующие системы; в отличие от остальных линий связи LAN ширина полосы частот используется полностью;
3. изменения в сетевых протоколах на более высоких уровнях не оказывают влияния на систему в целом;
4. простота прокладки кабеля и технического обслуживания системы.

В настоящее время  узлы OTN еще не так широко распространены в горнодобывающей промышленности.

Примеры применения систем

Системы SCADA

Системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) предназначены для визуализации технологической информации. Основные функции: учет данных и контроль за процессом. В пакет SCADA включены графические поверхности пользователя, а также интерфейсы с PLC (Programmable Logic Control) и RTU (Remote Terminal Unit).

Диспетчерские системы

Диспетчерские системы  служат основой контроля за сферой логистики предприятий. Так как на подземных горнодобывающих предприятиях оптимизация материальных потоков играет решающую роль, эти системы во многом могут способствовать повышению производительности труда. В то же время эти системы предъявляют высокие требования к обмену данными между транспортными средствами и контрольным пунктом.

Condition Monitoring

Контроль за эксплуатационным состоянием машин (через определенные интервалы или постоянно) позволяет своевременно обнаружить их неисправность. Благодаря этому можно производить планово-профилактический ремонт и предотвращать полный выход машин из строя. Цели контроля за установками:

1. осуществление планово-профилактического ремонта;
2. улучшение степени загрузки оборудования;
3. оптимизация управления процессом при помощи ВМ.

При этом особый интерес  представляют контроль за мобильным оборудованием в реальном масштабе времени и использование полученных данных для планирования мероприятий по техническому обслуживанию.

Production Monitoring

Для производственного  контроля накапливаются данные по объемам добычи и учитывается состояние очистных работ за счет:

1. учета количества отгруженных ковшей/кузовов (на самоходных погрузочных машинах и большегрузных самосвалах);
2. учета доставленных скипов;
3. топографической съемки месторождения.

После соответствующей  обработки эта информация служит основой для последующего планирования очистных работ, сравнения плановых показателей с фактическими и статистического контроля за объемами добычи. В настоящее время такие системы на многих горнодобывающих предприятиях имеют выход в Intranet и используются для составления суточной отчетности на электронных носителях.

Надзор за вентиляцией

Контроль за вентиляцией  в сети горных выработок относится к важнейшим системам безопасности горнодобывающего предприятия. Здесь применяют сенсоры, которые измеряют следующие параметры: скорость вентиляционной струи; содержание в воздухе кислорода, метана, окиси и двуокиси углерода; температуру. Полученные таким образом данные накапливаются и анализируются. В зависимости от насущной потребности в эти параметры можно внести следующие изменения: при превышении определенного уровня концентрации газов машины отключаются; на основании характерных кривых в графике концентрации газов делаются выводы о возможном появлении очагов горения.

Системная интеграция

Системная интеграция - широкое  понятие. В основном под ней понимают повсеместную привязку всех подземных процессов к таким системам планирования и управления горнодобывающим предприятием, как, например, системы планирования объемов добычи и технического обслуживания. На многих горнодобывающих предприятиях такая интеграция решена еще на неудовлетворительном уровне.

Перспектива

В области беспроволочной связи наибольшее распространение  получила передача речевых сигналов. В будущем на средних горнодобывающих предприятиях эта функция будет также по-прежнему востребована, и в эту сферу пойдут соответствующие инвестиции. Беспроволочная передача данных и видеосвязь представляют интерес только для тех горнодобывающих предприятий, которые занимаются контролем, управлением и автоматизацией мобильного оборудования.

Проводная связь в  системе контроля и управления установками между поверхностным и подземным комплексами происходит, как правило, через Ethernet на базе светового волновода вплоть до подземной распределительной подстанции. За последующую передачу данных до забоя отвечают в основном системы полевых (специальных) шин. На большинстве горнодобывающих предприятий подземные системы подсоединены к общешахтной сети персональных компьютеров. В этой связи в будущем возрастет интерес к Open Transport Network (OTN), так как к этой сети могут подключиться чуть ли не все остальные системы.

В отношении контроля и управления подземным оборудованием, а также функций безопасности людей и сети горных выработок на горнодобывающих предприятиях намечаются следующие тенденции:

1. расширение надзора за вентиляцией с точки зрения управления поверхностными и подземными вентиляторами в зависимости от характера подземных работ в сочетании с контролем энергетической сети;
2. реконструкция систем SCADA в привязке к Intranet для всей компании или всей шахты, а также с интерфейсами к системам планирования;
3. распространение диспетчерских систем на мобильное оборудование с целью улучшения сферы логистики и реального контроля объемов добычи;
4. интеграция методов диагностики машин посредством систем SCADA для стационарных установок и с помощью диспетчерских систем для мобильного оборудования;
5. расширение систем безопасности с точки зрения контроля доступа для людей и транспортных средств (Tagging);
6. дальнейшее широкое использование систем PED для передачи кратких сообщений и телеметрии;
7. дистанционное управление буровыми установками и самоходными погрузочными машинами по-прежнему остается актуальной темой для крупных горнодобывающих предприятий.

Автоматизация мобильного оборудования была и остается насущной задачей в области техники, техники безопасности и экономики. Ключевым фактором в успешном внедрении этой технологии является выход на уровень надежной передачи данных со скоростью до 10 Мбит/с.

Прямое использование  в программном обеспечении данных из подземного комплекса для планирования добычи и технического обслуживания на основе безизбыточной базы данных до сих пор не удается реализовать. На многих пунктах цифровые данные все еще вручную переносят в следующую систему. Причины этого (наряду с существующими интерфейсами) связаны не столько с технической, сколько с организационной сферой деятельности [5].

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Освоение  современных информационных технологий

позволит будущим горным инженерам на высоком уровне решать

многие производственно-технические, организационные,

управленческие и другие задачи, более эффективно использовать

рабочее время, постоянно повышать свой профессиональный

уровень.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дунаев В. А. Компьютеризация геолого-маркшейдерских работ на карьерах/В. А. Дунаев/www.geomix.ru
2. Конюх В. Л. Шахтная автоматика/В. Л. Конюх/Уголь. – 2003. – №6. – С. 37-39.
3. Лаврик В. Г. Проблемы внедрения САПР на угольных шахтах/В. Г. Лаврик/Глюкауф. –2000. – №2. – С. 43-44.
4. Лапин Э. С. Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня/Э. С. Лапин/Уголь. –2003. – №12. – С. 30-32.
5. Шумахер Т. Применение, перспективы развития ИТ в подземной горной промышленности/Т. Шумахер/Глюкауф. – 2001. – №2. – С. 42-47.
6. Щадов В. М. Тенденции развития средств автоматизации на угольных шахтах/В. М. Щадов/Уголь. – 2007. – №10. – С. 16-20.