Козачек Артём Михайлович

Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики

Кафедра АТ

ТКС-06м

Тема:"Исследование режимов и усовершенствование телекоммуникационной сети Дзержинского электро-механического завода Сенсор"

научный руководитель: кандидат технических наук Федюн Роман Валерьевич

Синенко В.В., Красик Я.Л., Сирченко В.Н., Казаков В.В., Г.В.Курносов, Силаев В.И. "Общешахтная компьютерная сеть автоматизированной системы противоаварийной защиты шахт"

ОБЩЕШАХТНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ШАХТ

В последние годы в отрасли проводится ряд крупных работ, направленных на повышение безопасности труда и обеспечение эффективных условий добычи угля. Одной из них является создаваемая ОАО "Автоматгормаш им. В.А.Антипова", ДонУГИ, МакНИИ, институтом проблем математических машин и систем НАН Украины, НИИГД "Респиратор", ИГТМ НАН Украины, НИИГМ им. М.М.Федорова и др. организациями система противоаварийной защиты шахт (АСПАЗШ).

Это сложная комплексная многофункциональная система, состоящая из нескольких размещаемых под землей и на поверхности подсистем, которые могут использоваться автономно. В ее основу положена концептуальная идея прогноза, распознавания предаварийных ситуаций и предупреждения развития аварий путем непрерывного контроля, и анализа состояния технологических процессов, оборудования и окружающей среды и многофакторного прогноза различных видов опасности, возникающих при ведении горных работ. Для этого используются современные информационные технологии, различные технические средства и микропроцессорная техника, работающая на основе созданных алгоритмов и специального программного обеспечения. Полученная информация используется для принятия оптимальных управленческих и технологических решений, обеспечивающих безопасное ведение работ в каждой конкретной особенно экстремальной или нестандартной ситуации.

Для обеспечения эффективного функционирования такой системы необходима развитая общешахтная компьютерная сеть, объективная высоконадежная информация, совершенное математическое и программное общесистемное обеспечение (МПО). Разработанная для АСПАЗШ общешахтная компьютерная сеть предназначена для непрерывного автоматического сбора информации о состоянии горно-шахтного оборудования, аэрологической среды, горного массива и прочих технологических звеньев горного производства, прогноза появления различных видов опасности, накопления, обработки, отображения информации, подачи команд, советов, звуковых и световых сигналов.

Компьютерная сеть предназначена для информационного обеспечения в соответствии с планом предупреждения аварий руководителей шахты и основных подразделений, ведущих специалистов. Она охватывает следующие подсистемы и технологические звенья шахты:

• обеспечения взрыво-пожаробезопасности с подсистемами контроля параметров и состава шахтной атмосферы, распознавания на начальных стадиях и прекращения развития аварийных ситуаций;
• контроля работы стационарных установок - вентиляционных, водоотливных, калориферных, кондиционирования воздуха, дегазационных и пр.;
• LIконтроля и защиты подъемных установок, стволовой сигнализации, контроля и диагностики работы подъемных машин, средств их защиты, распознавания и реставрации признаков и причин аварий с запоминанием и сохранением в течение определенного времени;
• управления и контроля состояния оборудования очистных и проходческих участков с диагностикой предаварийных ситуаций;
• управления и диагностики шахтного подземного транспорта;
• контроля и диагностики средств защиты системы энергоснабжения;
• контроля и управления поточно-транспортным комплексом шахтной поверхности;
• контроля углепотока шахты;
• системы технологической связи в режиме аварийного оповещения работников, занятых на рабочих местах.

Компьютерная сеть системы АСПАЗШ имеет многоуровневую структуру в соответствии с общепринятой концепцией компьютерно-инженерного производства, интегрированной системы информационного обеспечения и управления, отвечает требованиям стандартов Украины. Она является открытой, имеет возможность дальнейшего развития, расширения функциональных возможностей, улучшения содержания и формы представления информации, увеличения числа пользователей.

На нулевом уровне производится сбор, обработка и отображение информации, необходимой операторам и машинистам оборудования, а также передаваемой на верхние уровни, выдача команд управления, диагностирование технических средств и линий связи, расчет прогнозируемых параметров безопасности окружающей среды и безопасности работы оборудования. При этом технические средства производят многофакторный анализ первичной информации и формируют сообщения о нормальном и предаварийном состоянии контролируемого или управляемого объекта. Например, для оператора (машиниста) забойного оборудования необходимы данные о состоянии крепи, комбайна, гидро- и электрооборудования участка, кровли, проветривания и т.п. Для операторов магистральных конвейерных линий кроме формируемых аппаратурой автоматизации данных необходима информация о загрузке конвейеров, уровне угля в бункерах, загазированности выработок, состоянии средств пожаротушения.

Первый уровень. Технические средства системы на этом уровне обеспечивают горного диспетчера, руководителей участков информацией, необходимой для оптимального ведения горных работ с учетом взаимосвязи технологических звеньев. Используются также данные о состоянии горного массива, рудничной атмосферы, энергоснабжения. На основании этой информации технические средства должны автоматически определять текущее и прогнозируемое состояние технологических звеньев. Результатом может быть рекомендация о перераспределении транспортных средств при локомотивной откатке, об изменении режима или приостановлении ведения горных работ в забоях по горно-геологическим или горно-техническим факторам или в часы пик потребления электроэнергии, а также о действиях персонала в аварийной ситуации. На втором уровне АСПАЗШ автоматизированное формирование нарядов и заданий на ведение работ. Технические средства этого уровня должны обеспечивать руководство технических служб и производственных участков необходимой для этого текущей и прогнозной информацией о работе участков, наличии материальных и трудовых ресурсов (запасные части, резервное оборудование, материалы, ремонтное обслуживание, фактический выход на работу), а также производить комплексную оценку состояния этих участков и смежных с ними технологических объектов.

На верхнем - общешахтном уровне компьютерная сеть обеспечивает сбор накопления, распределение и хранение производственной информации и информации о безопасности работ в каждом технологическом звене шахты, оценке безопасности и ее ранжирование по уровням технологических цепочек шахты, ввод информации в базы данных АСПАЗШ, ввод нормативно-справочной информации, инструкций, плана предупреждения аварий и прочей, необходимой для оперативного принятия управленческих решений, передачу информации оперативному персоналу, ведущим специалистам и руководителям шахты как по приказу, так и по вызову; представление информации на графических дисплеях; компьютерную поддержку принимаемых управленческих решений. Общешахтная компьютерная сеть АСПАЗШ должна обеспечивать:

• своевременное без задержки получение диспетчером информации о появлении опасных ситуаций на контролируемых объектах;
• своевременное получение в диспетчерском пункте в режиме реального времени информации о ходе технологических процессов, состоянии оборудования и состоянии безопасности в каждом технологическом звене;
• представление в наиболее удобной для восприятия в каждом конкретном случае, форме информации о состоянии контролируемых объектов;
• возможность оперативного вмешательства с диспетчерского пункта в работу оборудования при возникновении нештатных и аварийных ситуаций;
• контроль прохождения команд управления и подачу предупредительных сигналов при их невыполнении;
• возможность по запросу потребителя анализа работы отдельных объектов или групп объектов по основным технологическим параметрам за требуемое время;
• возможность дистанционной настройки и диагностирования контроллеров на обслуживаемых объектах;
• ведение учетных и отчетных документов - журналов действий операторов, аварийных ситуаций, связи и пр.

Архитектура АСПАЗШ и ее компьютерной сети:

• имеет расположенную в шахте и на поверхности структуру, позволяющую использовать до 100 технологических контроллеров (ТК) и реализованные на ПЭВМ диспетчерские пункты;
• производит обработку и обмен информацией об опасности и нормальном функционировании оборудования и объектов;
• обеспечивает на нулевом уровне контроль выходных параметров оборудования окружающей среды и подсистемы контроля и формирования сигналов о состоянии безопасности работы с целью исключения опасных ситуаций на начальных стадиях их появления;
• обеспечивает сбор статистической информации на уровне ТК, формирование буфера параметров объекта и сохранение записанных в нем данных при отключении общешахтной электросети;
• выполняет функции сохранения информации для анализа динамики развития нештатных ситуаций;
• выполняет поддержку ТК протокола системного мониторинга и управления по запросам диспетчерского пункта;
• обеспечивает возможность мониторинга любого технологического звена шахты по выбору диспетчера в любой момент времени и постоянный прием предаварийных и аварийных сообщений;
• обеспечивает передачу предаварийных и аварийных сообщений от объектов контроля или диспетчера на протяжении не менее двух часов при отсутствии питания в общешахтной электросети.

Компьютерная сеть на поверхности шахты необходима для связи руководителей шахты и отдельных отделов участков или служб с горным диспетчером, коммерческо-экономическими службами, службами медико-психологического подбора кадров, подготовки и переподготовки кадров, компьютерного анализа базы данных о состоянии технологического цикла и его составных частей и которая непрерывно обновляется и пополняется, а главное - позволяет принимать обоснованные технологические и управленческие решения, оптимальные для каждой конкретной ситуации, а в случае необходимости включает систему аварийного оповещения.

Верхний уровень АСПАЗШ является локальной сетью, включающей АРМ диспетчера и главных специалистов, которая допускает подключение до 15 абонентов и возможность ее расширения за счет подключения другой локальной сети; Нижний уровень представлен комплексами технических средств, объединенных в шахте и на поверхности сосредоточенными или распределенными серверами, подключенными к компьютерной сети АРМ диспетчера, операторов и главных специалистов. Составные части нижнего уровня допускают их интеграцию на одном или нескольких уровнях организационных структур.

На структурной схеме общешахтной компьютерной сети ее поверхностная часть включает:

1. АРМ административного и инженерно-технического персонала шахты;
2. существующие и разрабатываемые подсистемы АСПАЗШ поверхностных технологических объектов;
   • система контроля и диагностики горношахтного оборудования поверхности;
   • система аварийного оповещения;
   • система противопожарного контроля;
   • система диагностики и прогноза состояния горношахтного оборудования;
3. серверы безопасности;
4. проводные линии связи.

Подземная часть общешахтной компьютерной сети включает:

1. существующие и разрабатываемые подсистемы АСПАЗШ подземных технологических объектов;
   • системы дистанционного управления с безопасного расстояния для очистных машин и комплексов;
   • комплексы технических средств контроля и диагностики забойных конвейеров;
   • комплексы технических средств управления крепью;
   • комплексы технических средств контроля работы вентиляторов местного проветривания;
   • комплексы технических средств автоматизации и диагностики комбайнов;
   • системы аэрогазового контроля;
   • системы противопожарного контроля;
   • системы контроля пылевого режима;
   • система контроля и прогноза состояния горного массива;
   • системы дистанционного управления проходческими комбайнами;
   • системы контроля и управления буровыми станками;
   • технические средства контроля, защит и блокировок;
   • технические средства контроля главного водоотлива;
   • системы контроля проветривания и температурного режима в капитальных выработках;
   • технические средства контроля механизмов околоствольного двора, гаража и зарядной установки;
2. оборудование пультов горного диспетчера и горного мастера;
3. модемы, радиомодемы, источники питания, проводные линии связи.

К такой сложной жизненно важной системе и к компьютерной сети предъявляются повышенные требования по надежности. Наработка на отказ технических средств, выполняющих функции автоматического управления, а также средств диагностирования параметров безопасности на начальных стадиях должна быть не менее 2500 часов, средств регистрации и отображения информации - не менее 10000 часов.

Для повышения работоспособности сети она подлежит периодическому техническому обслуживанию специально подготовленным персоналом. Достоверность информации и правильность функционирования сети обеспечивается за счет автоматического или периодического диагностирования путем подачи контрольных текстовых команд и оценки правильности реакции системы на них.

Предусмотрены необходимые меры защиты информации от несанкционированного доступа. Используется двухуровневая система контроля доступа к информации. Доступ к находящейся в сети информации и ввод новой информации возможны лишь при использовании пароля и электронного ключа. Защита от несанкционированного доступа к органам ввода условно-постоянных данных, определяющих режимы работы (уставки срабатывания, заданные параметры и пр.), обеспечивается их конструктивным исполнением.

К предложенной концепции построения системы АСПАЗШ, принятым схемным, конструктивным решениям, алгоритмом функционирования проявляют интерес зарубежные организации, работающие в системе европейского сообщества, АСПАЗШ и компьютерная сеть могут быть использованы в других отраслях, на других предприятиях с опасными условиями работы.

Таким образом, разрабатывается современная жизненно важная конкурентоспособная система с развитым надежным информационным обеспечением.

Литература.

1. Дубов Е.Д., Мухин П.Е., Коптиков В.П., Красик Я.Л., Синенко В.В., Курносов В.Г., Виноградов В.В. Информационные технологии - основа стратегии развития безопасной угледобычи.// Уголь Украины. - 2001. - № 1 - с.30-34.
2. Курносов В.Г., Красик Я.Л., Синенко В.В. Многофакторные системы контроля опасности развития аварий.// Уголь Украины. - 2002. - № 10. - с.32-35.
3. Курносов В.Г., Красик Я.Л., Синенко В.В. Безопасность работы шахт в ХХI веке - технические средства, контроль, прогноз и управление.// Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. Випуск 48.- Донецьк.2002. - с. 129-136.

Синенко В.В., Красик Я.Л., Сирченко В.Н., Казаков В.В., Г.В.Курносов, Силаев В.И. "Общешахтная компьютерная сеть автоматизированной системы противоаварийной защиты шахт"