Уніфікована телекомунікаційна система диспетчерського контролю та автоматизованого керування гірничими машинами і технологічними комплексами (УТАС) в інтеграції з геоінформаційною системою K-MINE

Салій І.В. Завідувач науково-дослідного відділу регулювання промисловою безпекою та охороною праці, Державний комітет України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду, ННДІПОБП

Шахти України є складними гірничо-геологічними підприємствами з великою кількістю стаціонарного і пересувного устаткування, вибухо- і пожежонебезпечних чинників, які необхідно контролювати, обробляти, передавати і, на базі всієї цієї інформації, приймати рішення для забезпечення безпечних умов праці шахтарів і підвищення продуктивності копалень.

Такий обсяг інформації неможливо обробити без застосування спеціальної апаратури і систем керування. Тому і виникла необхідність створення телекомунікаційної системи автоматизованого керування, уніфікованої для всіх шахт України, що змогла б виконувати цей обсяг робіт.

У даний час у всіх розвинутих вуглевидобувних країнах для аналогічних цілей використовуються комп'ютерні системи моніторингу.

В Україні вперше підготовлена до випуску система такого масштабу. Створена і підготовлена до випуску державним підприємством «Петровський завод вугільного машинобудування» спільно із МакНДІ уніфікована телекомунікаційна система диспетчерського контролю й автоматизованого керування гірничими машинами і технологічними комплексами (надалі «Система УТАС») дозволить забезпечувати безпечне ведення гірничих робіт і створювати безпечні умови праці шахтарів.

УТАС, в основі якої лежить технологія всесвітньо відомої британської компанії «Тролекс», адаптована до умов української вугільної промисловості, – це комплекс єдиних і взаємозалежних засобів технічного, програмного, інформаційного, метрологічного та організаційного забезпечення, який призначений для безперервного контролю параметрів атмосфери гірничих виробок, гірничошахтного обладнання (ГШО) і технологічних комплексів; управління машинами та технологічними комплексами; передачі інформації на диспетчерський пункт, її обробки і відображення.

Система контролює та управляє:

• параметрами шахтної атмосфери;
• параметрами роботи вентиляторів головного провітрювання;
• управляє роботою вентиляторів місцевого провітрювання;
• параметрами безпечної роботи дегазаційного обладнання;
• високовольтними розподільчими пристроями; параметрами безпеки транспортних засобів від вибою і до шахтного стволу; параметрами безпечної роботи очисних і прохідницьких комплексів;
• параметрами безпечної роботи водовідливів;
• параметрами безпеки поверхневих об'єктів шахти (калорифери, котельні, компресори, підйоми);
• контролює місцезнаходження робітників у шахті.

Серед значних переваг системи – функція «чорної скриньки», ефективний захист від несанкціонованого втручання у систему та термін експлуатації УТАС – 25 років проти 6 років нині діючих систем аерогазового контролю.

Система збирає, обробляє та надає інформацію не тільки на диспетчерський пункт шахт, а має можливість надати інформацію у ДП, Теруправління, Комітет. У разі виникнення аварії, або аварійної ситуації система здатна надавати шляхи ефективного керування ліквідацією аварії.

У даний час на шахтах для отримання інформації використовуються локальні засоби та пристрої, які не вирішують питання централізованого комплексного контролю за безпечним управлінням виробництвом.

Застосування цієї системи дозволить замінити існуючі фізично та морально застарілі апаратуру і датчики.

Функціонально система складається з таких підсистем:

• збору і первинної обробки інформації, що є сукупністю датчиків, які забезпечують вимір і передачу даних по контрольованих параметрах;
• передачі даних, що складається з передавальних пристроїв і телекомунікаційних ліній;
• аналізу зібраної інформації, що є програмним забезпеченням, яке здійснює контроль і візуальне зображення контрольованих параметрів та об'єктів;
• керування гірничошахтним устаткуванням (гірничими машинами, конвеєрами, насосами, вентиляторами, високовольтними осередками тощо) та комплексами.

Комплект апаратури системи УТАС складається з програмованих контролерів і датчиків, які стежать за параметрами роботи устаткування (швидкість, пробуксовку, вібрацію, температуру нагрівання, струм навантаження тощо), а також параметри навколишнього середовища (концентрація метану, діоксиду вуглецю, кисню, водню, швидкість повітряного потоку, тиску та ін.)

Програмовані контролери є програмно керованими пристроями для прийняття сигналів від датчиків, їхнього аналізу, прийняття рішень про видачу інформації на поверхню диспетчерові і команд на керування гірничими машинами і комплексами.

До складу системи УТАС входять пристрої і датчики, виконані як вибухобезпечні, так й іскро безпечні; пристрої і датчики мають зручний дизайн, малі габарити і вагу. У них застосовані комплектуючі, що відповідають вимогам світових стандартів та умовам експлуатації, у них враховані зауваження фахівців, які експлуатуватимуть цю систему.

Конфігурація системи може змінюватися у залежності від умов застосування і поєднання окремих пристроїв.

Система УТАС забезпечує:

• безперервний автоматичний контроль (вимір) параметрів шахтної атмосфери і мікроклімату шахти (концентрації метану, окису вуглецю, кисню, швидкості потоку повітря, температури навколишнього середовища, тиску) у місцях установки відповідних датчиків;
• безперервний автоматичний контроль (вимір) параметрів технологічного устаткування та його вузлів (температури, вібрації, манометричного і диференціального тиску, швидкості стрічкового конвеєра) у місцях установки відповідних датчиків;
• безперервний автоматичний контроль стану технологічного устаткування і його вузлів за допомогою різних цифрових датчиків (датчика сходу стрічки, датчика відхилення, різних контактних і безконтактних датчиків);
• передачу, прийом, перетворення, відображення на дисплеях показань і стану датчиків;
• надання диспетчерові інформації про стан будь-якого контрольованого об'єкта з використанням чотирьох типів сигналів (нормальна робота, перед аварійний стан, аварійний стан, режим перевірки);
• відключення контрольованого механізму або групи механізмів, об'єктів при досягненні перед аварійних й аварійних станів;
• візуальну сигналізацію при досягненні перед аварійного стану; візуальну і звукову сигналізацію при досягненні аварійного стану і повідомлення при відключенні апаратури або сигнал тривоги при не відключенні апаратури (об'єкта);
• контроль справності телекомунікаційних ліній зв'язку, датчиків та апаратури;
• видачу інформації про проведені перевірки датчиків;
• формування і видачу на дисплей, за запитом оператора, даних про стан навколишнього середовища і технологічного устаткування за будь-який період часу протягом року;
• формування даних і графіків поточних показань датчиків;
• видачу на друк усіх даних і графіків;
• збереження на магнітних носіях даних про стан навколишнього середовища і технологічного устаткування протягом року.

Крім того, система УТАС дає можливість додавати інші функції або замінювати наявні.

Для виконання усіх функцій на шахтах «Щегловська-Глибока» ш/у «Донбас» та «Трудівська» ш/у «Трудівське» до складу системи УТАС входить майже 3000 пристроїв і датчиків. Загальна вартість цієї уніфікованої телекомунікаційної системи диспетчерського контролю й автоматизованого керування гірничими машинами складає 10 млн. грн., які були передбачені Держбюджетом-2003 на піднесення рівня безпеки шахт.

Починаючи з 2004 року з 40 найнебезпечніших шахт – 19 вже обладнані такою системою і за свідченнями керівників, вона допомогла понад 150 разів уникнути виникненню аварій. Зокрема, 17 березня поточного року на ВАТ «Шахтоуправління Донбас» система УТАС повідомила про пожежу у початковій стадії, завдяки чому шахтою були прийняті відповідні заходи і вдалося уникнути розвитку аварії з непередбачуваними наслідками.

Станом на кінець березня тривають роботи з впровадження УТАС на трьох шахтах Мінвуглепрому: шахта ім. XIX з'їзду КПРС ДП «Луганськвугілля» (Луганська обл.), шахта «Алмазна» ДП «Добропіллявугілля» (Донецька обл.), шахта «Шахтарська-Глибока» ДП «Шахтарськантрацит» (Донецька обл.)

Спеціалістів для роботи з системою на місцях готуватимуть на базі ДП «Петровський завод вугільного машинобудування».

Які саме підприємства будуть наступними в черзі на впровадження системи – визначатимуть за спеціально затвердженою Комітетом і Мінвуглепромом методикою. Головним розпорядником коштів, наданих на реалізацію програми з впровадження УТАС виступає Держгірпромнагляд.

На сьогоднішній день ведуться активні роботи по розвитку системи УТАС та її впровадженню на шахтах України. Дані, що збираються системою, використовуються для оперативного аналізу стану шахтної атмосфери та гірничошахтного обладнання. Узагальнена картина стану справ з цих питань в галузі відсутня, що ускладнює формування цілеспрямованої державної працеохоронної політики. Реалізація запропонованого заходу дозволить поєднати ІБД дані територіально віддалених одне від одного підприємств для їх подальшої спільної обробки та аналізу.

Впровадження системи УТАС на шахтах України, на що є дозвіл Держнаглядохоронпраці, стане новим важливим кроком у вирішенні проблеми забезпечення безпеки робіт, збереження життя і здоров'я гірників.

З огляду на те, що витрати на ліквідацію аварій і їх наслідків, а також на виплати регресних позовів, пов'язані з травматизмом і профзахворюваннями, складають близько 1 млрд. грн. щороку, економічний ефект від застосування системи УТАС на одній шахті може скласти у середньому до 6,0 млн. грн.

Результатами впровадження (у вигляді функціональних підсистем ІБД) буде оперативна інформація – для підприємств, на яких будуть збиратися дані та надсилатися до сховища ІБД; обслуговування сховища ІБД – визначена установа або підприємство, відповідна за накопичення даних та функціонування ІБД та у споживачів даних ІБД органи виконавчої влади, наукові установи вугільної галузі, а також інші визначені групи користувачів.

Використання результатів роботи дозволить підвищити рівень поінформованості керівників та фахівців, що беруть участь в управлінні вугільною галуззю, а також у її науково-технічному розвитку.

Продовженням розвитку системи УТАС проглядається в її поєднанні з геоінформаційними системами, які в наш час пройшли адаптацію та працюють на підприємствах гірничо-збагачувального комплексу. Це дозволить об'єднати геопросторову дані.

Значно доцільніше було б передавати інформацію в електронному вигляді (в єдиному форматі). Це дозволить сформувати комп'ютерну цифрову модель стосовно всіх підприємств держави. В подальшому це спростить проведення перевірки стану виконання затверджених планів. При цьому з певною періодичністю (щомісяця) від підприємства буде отримана електронна інформація для опрацювання експертно–технічним центром, і Держгірпромнаглядом. Такий підхід дозволить проводити комп'ютерний аналіз виконання планів з точки зору безпеки ведення гірничих та буровибухових робіт.

Таким чином Держгірпромнагляд повніше і оперативніше буде обробляти інформацію про стан ведення гірничих робіт.

Це можливо реалізувати з допомогою сучасної геоінформаційної системи. (наприклад, ГІС K–MINE, яка вже діє понад десяти років на підприємствах гірничо-збагачувального комплексу, Полтавський ГЗК, Південний ГЗК, Інгулецький ГЗК і знайшла своє втілення на шахтах Кривбасу тощо.).

Враховуючи вище вказане, створення такої системи дозволить покращити якість ведення нагляду за гірничими та буровибуховими роботами, які ведуться на гірничих підприємствах і створити можливість вести оперативний контроль з боку держави, а саме:

• вести нагляд за роботою підприємств не тільки під час проведення інспекцій, а і у проміжках між ними;
• у значній мірі автоматизувати процес контролю за веденням гірничих робіт;
• підвищити точність і достовірність контролю за рахунок використання комп'ютерної техніки;
• об'єднати підприємства гірничо-збагачувального комплексу, які вже працюють по цій системі (тільки кожен окремо) в єдину структуру;
• перейти до безпаперового збереження і передачі інформації.

Висновки

З впровадженням УТАС в тандемі з ГІС K-MINE збільшиться рівень поінформованості зацікавлених органів виконавчої влади для опрацювання та реалізації комплексних (загальнодержавних) профілактичних працеохоронних заходів на підприємствах вугільної промисловості.

Система контролюватиме всі основні параметри технологічних процесів видобутку вугілля, а найголовніше – шахтну атмосферу. У разі відхилення параметрів система дає можливість оперативно втручатися в процес вуглевидобутку, що дозволить попередити аварію і запобігти гибелі шахтарів.

Доцільність зазначеної розробки визначається необхідністю одержання оперативних даних для проведення комплексних практичних працеохоронних заходів на підприємствах вугільної промисловості.