"Исследуйте новейшие инжиниринговые и цифровые решения для добычи полезных ископаемых с проектом 'В помощь шахтёру 2024'. Узнайте о передовых технологиях и оборудовании, которые сделают вашу работу безопаснее и эффективнее. Присоединяйтесь к обсуждению в телеграм-канале dprom.online!
ООО «ПромоГрупп Медиа», ИНН 2462214762
Erid: F7NfYUJCUneLu1SFeqvk
Управление современным производством в угоду тенденции четвёртой промышленной революции требует оснащения предприятий «умными» устройствами (IoT) на разных уровнях — от датчиков систем АСУТП до персональных устройств работников, обеспечивающих не только их оперативную деятельность, но и безопасность. Горнодобывающие предприятия идут в ногу со временем и наряду с системами управления технологическими процессами внедряют многофункциональные системы безопасности (МФСБ).
Опыт рудников в эксплуатации большого количества технических систем узкой функциональности показал необходимость построения единой цифровой среды предприятия, интегрирующей их все и даже берущей на себя часть функционала. Основой такого комплексного решения является среда передачи данных. Дополнительные сложности выбора подходящей технологии и оборудования для её реализации в настоящий момент вызывают сужение рынка до систем, разработанных и изготовленных в России.
Критерии выбора технологической платформы для построения «цифрового рудника»
Требования к проектированию высоконагруженных сетей передачи данных основываются на их функциональном назначении, надёжности, объёме передаваемой информации в сети, её приоритетности, безопасности и стоимости владения системой в целом. Основными критериями выбора решения являются следующие:
универсальность применения (поддержка современных стандартов связи, интеграция с эксплуатируемым на объекте оборудованием);
масштабируемость относительно количества пользователей и протяжённости горных выработок;
полнота системы и возможность поэтапного (модульного) наращивания её функциональности;
надёжность (резервирование);
стоимость владения (простота эксплуатации, низкая стоимость обслуживания).
Рис. 1. Пример участка подземных горных выработок рудника, где развёрнута мультисервисная сеть, комбинирующая оптические и беспроводные (Wi-Fi) каналы связи
Особенности технических решений
Сегодня существуют три большие группы систем передачи информации под землёй: низкочастотная проникающая подземная связь, система на основе излучающего кабеля и система комбинированной связи (Ethernet, оптические линии связи, беспроводные решения на базе Wi-Fi, pLTE, Zigbee и др.).
Два первых подхода при построении МФСБ в шахте вынуждают интегрировать отдельную систему передачи данных для решения той или иной задачи. Только для выполнения требований «Правил безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых» [1] в части МФСБ требуются как минимум четыре отдельные системы передачи данных, отвечающие за позиционирование, аварийное оповещение, связь, передачу телеметрии, а это существенные финансовые затраты на протяжении всего жизненного цикла такой системы.
Таким образом, оптимальное решение — это построение в руднике мультисервисной сети — единой сети, способной передавать данные, голос, видеоизображение с максимальной эффективностью (рис. 1). В статье [2] мы уже публиковали анализ требований к мультисервисным сетям добывающего предприятия на примере угольных шахт. Они остаются актуальными и для рудников, не опасных по взрыву.
Среди систем, претендующих на соблюдение сформулированных условий, а также вышеприведённых критериев, максимальным набором возможностей обладает отечественная многофункциональная система связи, наблюдения, аварийного оповещения и поиска людей, застигнутых аварией, — «SBGPS-R» (рис. 2) производства ООО НПФ «Гранч» [3].
Рис. 2. Оборудование рудничной многофункциональной системы безопасности и связи «SBGPS-R»
Среди особенностей рудников стоит отметить среду распространения радиосигнала в горных выработках с высокой степенью переотражения, конфигурацию подземного пространства, отсутствие на большинстве рудников метановыделения, допускающее применение в подземных условиях оборудования нормального исполнения (без взрывозащиты), требования по стойкости аппаратуры к агрессивным средам, а также большое разнообразие видов транспортных средств, для организации движения которых требуются меры по предотвращению наездов и столкновений.
На рынке широко представлены решения для отдельных подсистем (определения местоположения или голосовой связи, к примеру) на базе стандартов ZigBee, LoRa и pLTE, не позволяющие использовать их в качестве базовой технологии мультисервисной сети промышленного объекта, в частности для МФСБ. Решение от НПФ «Гранч» выделяется своим комплексным подходом и гибкостью.
В системе в качестве среды передачи данных могут использоваться как проводные (Ethernet, оптика), так и беспроводные каналы связи (Wi-Fi). Индивидуальное оборудование персонала (головные светильники, газоанализаторы, смартфоны) поддерживает и Bluetooth. К примеру, между pLTE и промышленным Wi-Fi с точки зрения пропускной способности магистральной сети нет большой разницы.
Рис. 3. Станция базовая рудничная, ООО НПФ «Гранч», Россия
Но оборудование и ПО, которое предлагают операторы связи, в большинстве своём иностранного производства. Кроме того, стоимость владения pLTE-сетью гораздо выше, чем для решений с промышленным Wi-Fi.
На рис. 3 изображён основной сетевой узел (базовая станция) отечественного производства, применяемый в рудниках для обеспечения кабельной и/или беспроводной связи многофункциональных систем, определения местоположения, оповещения и поиска людей, застигнутых аварией, систем сбора и передачи информации и аналогичных им.
Система «SBGPS-R» НПФ «Гранч» для рудников позволяет оптимизировать такое комплексное решение по построению мультисервисной системы связи и безопасности с точки зрения минимизации затрат и повышения надёжности:
индивидуальные светильники горнорабочих уже имеют на борту все необходимые модули, в частности Wi-Fi, определения местоположения, датчики газов (CO, CO2, O2 и др.), оповещения, видеокамеру и др.;
базовые станции сети включают в себя встроенные антенны (увеличивают живучесть) и аккумуляторную поддержку, а также обеспечивают автоматическое резервирование проводных и беспроводных каналов связи;
подземная сеть обеспечивает непрерывное радиопокрытие, поддерживает смартфоны с VoIP, интегрируется с системами АСУТП без дополнительных затрат, позволяет развернуть подземную систему видеонаблюдения;
обеспечивается высокая скорость работы алгоритма определения местоположения персонала и транспорта;
реализована интеграция с системой предотвращения столкновений (коллизии «транспорт — транспорт», «транспорт — персонал»);
подземная сеть интегрируется с системами на объектах промышленного предприятия, находящихся на поверхности (таких как карьер, обогатительный комбинат, административно-бытовые помещения и др.);
обеспечивается защита данных внутри сети многофункциональной системы безопасности (таких как планы горных работ, данные телеметрии, персональные данные и др.).
Система «SBGPS-R» НПФ «Гранч» имеет и ряд других существенных преимуществ.
На рис. 4 приведён пример вывода данных, передающихся в режиме реального времени в диспетчерское ПО, со смартфона, стационарной видеокамеры, с головного светильника с интегрированной видеокамерой.
Рис. 4. Вывод изображения в онлайн-режиме с группы клиентских устройств на монитор диспетчера
Заключение
Курс на импортозамещение в стране взят давно. Совсем скоро на объектах критической информационной инфраструктуры (а к ним относятся и горнодобывающие предприятия) нельзя будет использовать иностранные аппаратно-программные комплексы [4, 5]. Уже сейчас в Госдуме рассматриваются соответствующие законопроекты. Поэтому на рынке появилось отечественное решение для построения мультисервисных сетей МФСБ горнодобывающего предприятия, зарекомендовавшее себя в отрасли, — система «SBGPS-R» НПФ «Гранч».
Аппаратные и программные средства в данной системе импортонезависимые, поддерживают стандартные протоколы связи, легко интегрируются с MES- и ERP-системами, ранее внедрёнными на рудниках, что снимает с заказчиков соответствующие риски. Экспертиза и опыт НПФ «Гранч» в сочетании с опорой на собственные разработки обеспечивают эффективное внедрение и сопровождение комплексной системы связи, безопасности, определения местоположения и вывода людей при аварии, а также возможность её адаптации к нуждам конкретного предприятия.
Представленное решение удовлетворяет всем обозначенным в статье критериям, является практическим и доступным инструментом для обеспечения снижения показателей аварийности и производственного травматизма, а также системного роста уровня безопасности и эффективности использования горно-шахтного оборудования и транспорта, сокращения затрат на устранение последствий аварий, ремонта и обслуживания техники.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых», действующие с 01.01.2021 г.
Ваганов В. С., Урусов Л. В. Анализ способов организации сетей передачи данных для построения современных МФСБ в угольных шахтах // Научно-технический журнал «Вестник». 2016. № 3. С. 72–80.
ООО НПФ «Гранч». URL: www.granch.ru.
Федеральный закон «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации» № 187-ФЗ от 26.07.2017 г. // СЗ РФ. 2023.
Указ Президента РФ № 166 от 30.03.2022 г. // СЗ РФ. 2023.
Текст: Насибуллина Т. В., директор по научной работе ООО НПФ «Гранч».
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.