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.;
- контроля 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.
Структурная схема общешахтной компьютерной системы приведена на рис.
1.
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 запрос и прием статистической информации и данных "черного
ящика" по требованию диспетчера в любое время или автоматически
в заданный момент времени;
- 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:
а) АРМ административного и инженерно-технического персонала шахты;
б) 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;
в) серверы безопасности;
г) проводные линии связи.
Подземная
часть общешахтной компьютерной сети включает:
а) 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;
б) оборудование пультов горного диспетчера и горного мастера;
в) 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.