Курносов Григорий Вячеславович
Научный руководитель: к.т.н.,доц. Федюн Р.В.
Тема магистерской работы:
"Телекоммуникационная сеть передачи технологической информации с добычного и проходческого участков угольной шахты"
Автореферат магистерской работы
ВСТУПЛЕНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ
Современные информационно-компьютерные технологии контроля и управление производством на угольных шахтах с все большей интенсивностью завоевывают признания в угледобывающих странах мира.
В Германии на угольных шахтах реализуется концепция "частично автоматизированной шахты", которую соответственно экономически целесообразно решать на ЭВМ задачи управления отдельными технологическими процессами и комплексами с ответственностью человека за принятие решения. Для систем управления на угольных шахтах фирмой "Сименс" разрабатываются технические средства, которые включают набор подземных и поверхностных перепрограммируемых контроллеров.
Наиболее известные системы контроля и управления для горной промышленности фирмы "Трансмиттон", которая поставляет транспортные системы на шахты многих стран мира. Такие системы для управления вентиляцией установленные и на нескольких шахтах России, в том числе в Кузбассе, и обеспечивают:
- дистанционный контроль и управление;
- генерирование и регистрацию аварийных сигналов;
- вывод информации на дисплей с активными микросхемами (стандартного состояния, динамики и диагностики с возможностями оперативной конфигурации).Объединенная станция для окружающей среды этой фирмы имеет полный набор датчиков газа, вентиляции и состава окружающей среды, включая окись углерода и метан.
Угольная шахта - уникальная, сложная производственная система с особо опасными условиями (взрыво-, пожароопасная, опасная по прорывам воды и газа, гидродинамическим явлениям и др.), где существуют не только непредвиденные и исключительные изменения геологических условий и естественных сил, но и невыполнение правил безопасности или неверное действие одного рабочего может привести к катастрофическим следствиям - многочисленным человеческим жертвам и огромным материальным потерям.
Основная цель разработки - разработка единой компьютерной сети (КС) угольной шахты и исследование ее характеристик.
К компьютерной сети возможно подключить уже разработанные и разрабатываемые в следующее время подсистемы контроля, а также другие системы, устройства и другое, которые имеют возможность подключения к КС через соответствующие "шлюзы".
ОБЪЕКТ РАЗРАБОТКИ
Объект разработки - общая компьютерная сеть для контроля и управления шахтой, предназначенная для беспрерывного автоматического сбора информации о состоянии технологических объектов (горношахтного оборудования, аэрологического окружения, горного массива и других технологических цепей горного производства), прогноза возникновения разных видов опасностей (взрывоопасности, пожароопасности, аварий и т.п.), а также для накопления, обработки, отображение информации, для подачи команд, звуковых и мировых сигналов.
Компьютерная сеть разрабатывается для условий добычи угля на шахтах Украины и направлена не только на контроль и констатацию сиюминутного состояния работы шахты, но и на предупреждение возможных аварийных ситуаций в процессе угледобычи.
На шахтах Украины условия добычи уголь наиболее опасные в сравнении со всеми угледобывающими странами мира. Это обусловлено наличием суфлярного выделения метана в добывающих забоях, взрывами газа и угольной пыли, внезапными выбросами газа, пород и др.
Естественно, что отсутствие в других угледобывающих странах мира таких видов опасности в шахтах, которые имеются в Украине, не требует создания систем противоаварийной защиты шахт для этих стран.Все это позволяет утверждать, что предлагаемая работа по созданию компьютерной сети является актуальной и необходимой для шахт Украины, а также Китая, Индии, Росси.
ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОЗДАНИЯ
ЕДИНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Компьютерная сеть имеет функцию, которая существенно отличается от известных в мире и которая заключается в обеспечении максимальной безопасности и эффективности добычи угля при достаточном информационном обеспечении об опасности, возникающей в ее основных подсистемах "Человек-Машина-Среда" для предупреждения технологического состояния угледобычи в масштабе реального времени.Введенные на некоторых шахтах автоматизированные системы контроля и управление основными технологическими процессами (АСУ ТП), локальные системы контроля и управления, которые разрабатываются, а также существующие на шахтах локальные компьютерные сети не связаны в единую информационную систему, способную анализировать ситуационную обстановку и прогнозировать ее развитие для принятия решений по управлению всей технологической системой шахты в безаварийном режиме.
Таким образом, для безаварийного функционирования технологической системы шахты необходимо на любом уровне управления своевременно иметь соответствующую, достаточную, достоверную информацию, которая была бы представлена в удобном для применения виде.
Решить проблему предоставления информации об элементах технологической системы шахты в целом для принятия решений по управлению шахтой в безаварийном режиме возможно за счет создания единой общешахтной компьютерной сети.
Компьютерная сеть включает подсистемы: контроля и прогноза состояния оборудования и окружающей среды; автоматизации и управления производственными процессами шахты, средства влияния на горный массив и окружающую среду с целью управления их свойствами и параметрами, адаптации человека к условиям работы.
Для разработки системы предлагается создать единую общешахтную компьютерную сеть, которая применяет современные контроллеры и ЭВМ.
Предлагаемая компьютерная сеть может быть адаптирована и применена, кроме угольной, в других областях промышленности с взрывоопасными технологическими средами.
ОБЩИЕ ФУНКЦИИ СЕТИКомпьютерная сеть должна выполнять следующие функции:
а) сбор, накопление, распределение и сохранение информации о безопасности работ в каждом технологическом круге шахты;
б) оценку безопасности по местам и уровням технологических цепей шахты;
в) введение информации и управление базой данных;
г) введение нормативно-справочной информации, плана предупреждения аварии и другой информации, необходимой для оперативного принятия решений;
д) сбор, накопление и сохранение производственной информации;
е) обработку информации по предоставленным алгоритмам и оценку ее по принятым критериям;
ж) передачу информации персоналу, главным специалистам и руководителям шахты как по приказу, так и по вызову;
к) представление информации на графических дисплеях;
л) интеллектуальная поддержка для принятия управляющих решений оперативно-диспетчерским персоналом и главными специалистами.Для обеспечения связи и информационного обмена в среде подсистем и между ними должны использоваться стандартные интерфейсы и протоколы.
Для обеспечения необходимой надежности компьютерной сети нулевого и участкового уровней должны быть предусмотренные аппаратные и программные средства выявление и локализации отказов, а также средства реконфигурации сети
Технические и программные средства автоматизации, которые используются для построения должны допускать реализацию обмена информацией между участковыми и диспетчерскими уровнями по кабелю и ВОЛЗ на расстоянии до 15 км.
Нулевой и первый уровень должен допускать подключения к компьютерной сети интерфейсных промышленных контроллеров, рассчитанных на обмен информацией к интерфейсу ИРПС с подсистемами, построенными на разнородных технических средствах.
Компьютерная сеть на поверхности шахты необходима для соединения руководителей шахты, руководителей отдельных участков и служб с горным диспетчером, с коммерческо-экономическими службами и службами медико-психологического отбора кадров, подготовки и переподготовки кадров, компьютерного анализа базы данных о состоянии технологического цикла и его составных частей, которое постоянно пополняется, разрешает принимать правильные технологические и управляющие решения в оптимальном для каждой конкретной ситуации, а в случае необходимости включить систему аварийного оповещения.
Рис.1 - Схема раскрытия и подготовки шахтного поля пласта h10
Рис. 2 - Компьютерная сеть
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе выполнения научно-исследовательской работы были изученные принципы построения и разработки компьютерной сети угольной шахты и разных его подсистем на базе современных промышленных компьютерных сетей, а также произведено исследование объекта автоматизации и обоснование необходимости создания общей телекоммуникационной сети.
Объектом исследования при проведенные научной работы была общая компьютерная сеть, расположенная как в шахте, так и на поверхности шахты. Был осуществлен анализ разработки общешахтной компьютерной сети на базе современной электронной техники с использованием современных методов разработки автоматизированных систем, функционально законченных интеллектуальных серийных комплектующих, которые отвечают повышенным современным требованиям к показателям надежности, помехозащищенности, ремонтопригодности, взаимозаменяемости и изготовляются лучшими мировыми производителями. Предложенная общая компьютерная сеть, которая строится на использовании современных промышленных контроллеров, микроЭВМ, устройств ввода, обработки и отображения информации, будет незаменимой для выполнения мониторинга безопасности шахт с целью предупреждения предаварийных ситуаций.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ДНАОП 1.130-1.01-2001 "Правила безопасности в угольных шахтах". -Киев, 2000. -495 с.
2. Автоматизированная система противоаварийной защиты шахт (АСПАЗШ) (концепция) (проект). Донецк, ДОНВУГІ, 2001 г.
3. Автоматизированная система противоаварийной защиты шахт (АСПАЗШ) (концепция и программа работ). Донецк, ОАО "Автоматгормаш им. В.А. Антипова", 2001 г.
4. В.Г. Курносов, Я.Л. Красик, В.В. Синенко. Многофакторные системы контроля опасности развития аварий. Уголь Украины-2002, - № 10.
5. 7-ой Международный Конгресс по вентиляции шахт. Польша, Краков, 17-22 июня 2001 г. Сборник докладов. Польша, Краков, 2001. "Метановая опасность и ее мониторинг", В.Г. Курносов, Я.Л. Красик, В.В. Синенко, стр. 699-708.
6. Красик Я.Л. О глубине диагностики состояния аппаратуры шахтной автоматики. Забойная автоматика: Сб. научн. Трудов. НПО Атоматгормаш.- Г. 1988г.- с.93-100.
7. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи. -К.: Техника, 1988.-239 с.
8. Отчет про НДР "Разработать программное обеспечение системы управления современной шахтой (СОФШ) как единым, надежным и эффективным технологическим комплексом" (промежуточный). Донецк, ДОНВУГІ, 1999 г.
9. Автоматизированная система противоаварийной защиты шахт (АСПАЗШ) (концепция) (проект). Донецк, ДОНВУГІ, 2001 г.
10. Отчет про НДР "Разработать концепцию, программу и создать систему противоаварийной защиты шахт" (промежуточный). Шифр работы - 0910012150-Ц10. Донецк, ОАО "Автоматгормаш им. В.А. Антипова", 2000 г.
11. Отчет о научно-исследовательской работе "Разработать и внедрить на шахтах автоматизированную систему противоавароийной защиты шахт (АСПАЗШ)" шифр работы 09102022100 г. Донецк, ОАО "Автоматгормаш им. В.А. Антипова" 2002г.
12. "Санитарные нормы производственного шума , ультразвука и инфразвука ДСНЗ.3.6.037.
13. НРБУ-97 Нормы радиационной безопасности Украины.
14. "Правила пожарной безопасности в Украине". Киев, 1995 г.
