Тема: «Разработка подсистемы моделирования производственной ситуации в системы дистанционного управления очистными комплексами»

Руководитель: профессор Каргин А.А.

Направление собственных исследований.

Обоснование необходимости проведения исследований

Как уже упоминалось, отработка запасов угля в Украине и особенно в Донбассе происходят в очень сложных горно-геологических условиях. Большинство лав работают на пластах, которые характеризуются высокой газоносностью. Современные системы дегазации угольных пластов и проветривания шахт не позволяют работать новой современной, в том числе автоматизированной, технике на высоких нагрузках. В последние годы взрывы метана происходили именно в высоконагруженных лавах или прилегающих к ним выработках. Поэтому решение задачи безопасной работы таких лав за счет внедрения постоянного автоматического контроля аэрогазовыой обстановки в них является весьма актуальной. Это важно еще и потому, что существующая аппаратура аэрогазового контроля неспособна выявлять местные скопления метана, а существующие переносные приборы имеют ограниченную зону контроля и не могут воздействовать на распределительные устройства электропитания механизмов лавы.

Решением этой проблемы является разработка подсистемы, которая бы осуществляла непрерывный контроль параметров системы вентиляции добычного участка, особенно лавы и при выявлении отклонений от установленных значений автоматически выбирала бы режим восстановления заданных параметров или бы подавала команду на аварийное отключение системы энергоснабжения.

На рис.1 изображена структурная схема комплекса средств, для прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль линии забоя. Хорошо известно, что одним из источников поступления метана в лаву является отбитый уголь. Поэтому автоматический контроль "газовой обстановки" вдоль лавы, на всем ее протяжении является важной составляющей обеспечения безопасной работы.

Комплекс средств состоит из:

• группы датчиков (концентрации метана, температуры и относительной влажности воздуха, скорости воздушной струи в лаве);
• устройств сбора и передачи информации;
• блока обработки и анализа информации.

Блок обработки и анализа информации состоит из:

• блока опроса устройств сбора и передачи информации;
• блока диагностики системы контроля;
• блока обработки, анализа информации и прогнозирования;
• блока формирования команд на аварийное отключение и оповещение;
• блока отображения.

Кроме того, подсистема состоит из блоков бесперебойного питания и линии передачи информации.

Алгоритм работы подсистемы представляет следующую последовательность - с группы датчиков (ГД), которые размещаются вдоль лавы (ориентировочно 20 групп) информация поступает в устройства сбора и передачи информации (УСиПИ). Затем через блок опроса устройств сбора и передачи информации (БОУСиПИ) поступает в блок обработки, анализа информации и прогноза (БОАИиП). Кроме того в этот же блок от системы управления очистным механизированным комплексом поступает информация о состоянии механизма выемки угля (угольного комбайна или струга). Это необходимо для того, чтобы сопоставить динамику показаний группы датчиков с информацией о состоянии механизма выемки угля и его влиянии на эту динамику. Полученная информация поступает на блок формирования команд аварийного отключения и оповещения (БФКАОиО), блок отображения информации (БОИ) и БОУСиПИ), а также в систему управления очистным механизированным комплексом.

В зависимости от полученной от групп датчиков информации, а также рассчитанного прогноза развития ситуации в лаве могут быть приняты следующие решения:

• через систему управления очистным комбайном изменить скорость его движения по лаве или передать команду на его остановку;
• через эту же систему подать команду на возобновление работы комбайна;
• произвести частичное или полное снятие напряжение со всех механизмов лавы;
• осуществить аварийное оповещение о сложившейся в лаве ситуации.

Вся эта информация отображается на дисплее системы управления очистным механизированным комплексом и передается на устройства визуального контроля, размещенные на поверхности шахты.

Одновременно БОАИиП совместно с блоком диагностики системы контроля (БДСК) осуществляет через линию связи постоянный опрос групп датчиков, получая новую порцию информации, необходимую для уточнения прогнозных расчетов и принятия наиболее оптимального решения в складывающейся ситуации.

Задачи исследований

Для оценки возможности функционирования подсистемы прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль лавы необходимо:

• исследовать возможный диапазон контролируемых подсистемой параметров;
• подобрать группу датчиков, работающих в прогнозном диапазоне параметров;
• исследовать влияние инерционности работы датчиков на скорость передачи информации и определение тактовой частоты их опроса;
• определить приоритетную группу опрашиваемых датчиков.

С использованием технологии ТРЭЙС МОУД сконструировать конфигурацию блоков, составляющих основной блок обработки и анализа информации, а также устройств сбора и передачи информации.

Написать программу, отрабатывающую алгоритм подсистемы, с учетом разбросов контролируемых параметров.

Обеспечить сопрягаемость подсистемы прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы в лаве с работой системы дистанционного управления очистным механизированным комплексом.

Структура магистерской работы.

С учетом сделанного в данной работе анализа существующих систем дистанционного управления механизированными очистными комплексами, а также необходимости решения задачи обеспечения взрывобезопасности рудничной атмосферы в зоне работы этого комплекса с целью предотвращения возникновения опасных ситуаций с тяжелыми последствиями структура магистерской работы предполагается следующая:

• введение (общая характеристика исследуемой темы);
• ретроспективный анализ систем дистанционного управления очистными механизированными комплексами и элементной базы, используемой для ее исполнения;
• анализ существующих систем контроля за взрывобезопасностью на шахтах;
• обоснование необходимости создания подсистемы контроля и прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль лавы и ее интегрирование в систему дистанционного управления очистными механизированными комплексами;
• обоснование структуры подсистемы моделирования производственной ситуации в зоне ведения выемки угля по фактору взрывобезопасности рудничной атмосферы в лаве;
• формулирование задач исследований;
• проведение исследований;
• обобщение результатов исследований;
• разработка структурной схемы и алгоритма работы подсистемы контроля и прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль лавы;
• обоснование использования современных технологий для построения схемы подсистемы контроля и прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль лавы;
• математическое моделирование, разработка программы работы подсистемы;
• технико-экономический расчет эффективности использования подсистемы контроля и прогноза взрывобезопасности рудничной атмосферы вдоль лавы;
• выводы и заключение.

Содержание:

1. Введение.
2. Принципы конструирования систем.
3. Применение систем управления и контроля работы очистного механизированного комплекса.
4. Направление собственных исследований.
5. Заключение.

авторское право © ульянов владимир 2003