День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Wi-Fi на предприятиях добывающей отрасли

Шахта

Современные добывающие и перерабатывающие компании стараются регулярно внедрять инновационные технологии в свое производство. Массовая автоматизация, которая пришла на смену ручному труду постепенно выходит на новый уровень. Недавно на полях российских компаний появилась новая разработка — промышленная связь, основанная на системе Wi-Fi.

Суть работы у промышленного типа сетей и стандартного, привычного для нас в быту, один и тот же. Современная простая схема Wi-Fi состоит из одной и более точек доступа и не менее одного клиента. Надо сказать, что иногда подключают и два клиента в режиме «AD – HOC». В таком случае используют не привычную точку доступа, а соединяют между собой устройства за счёт сетевых адаптеров «напрямую». Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения, однако не описывает всех аспектов построения беспроводных локальных сетей. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения.

А в чем проблема?

По словам специалистов, особенность у промышленного WI-FI все-таки есть. Поэтому, в некотором роде это не только высокоскоростная беспроводная сеть передачи данных, поскольку она создана специально для стабильной работы в условиях промышленных предприятий.

«Там, где существует сложный рельеф местности, много металлических конструкций и сложные конфигурации помещений. Главной особенностью сети является использование технологии «Mesh». Она позволяет при выходе из строя или недоступности одного узла автоматически перенастроить сеть для продолжения стабильной работы. Плюс при такой организации сети точка доступа может быть установлена на транспортное средство и при движении или в определённом месте раздавать Wi-Fi сотрудникам или другим системам», — рассказывает генеральный директор ГК «РТЛ Сервис» Тимур Полторыхин.

Что касаемо установки оборудования для дальнейшего использования, существует ряд определённых сложностей, которые нужно учитывать.

Также при создании сети на любом виде предприятия имеются определённые индивидуальные критерии, которые важны при разработке проекта и дальнейшей установке оборудования и всех его комплектующих.

«При монтаже на промышленных предприятиях основная проблема — это доступность электропитания в месте установки оборудования. Если на заводе или производстве эта проблема не так критична, то на карьере с большими пространствами задача обеспечения электроэнергией встаёт в полный рост. Тут мы, например, применяем солнечные панели, ветрогенераторы и дизельные подстанции, а также батареи для накопления электроэнергии. Плюс все параметры работы сети и вспомогательного оборудования контролирует система мониторинга и аналитики. Без этого качественная работа сети беспроводной передачи данных невозможна. Плюс обученный персонал и склад горячей замены на объекте позволяют нам добиться отличных показателей наработки на отказ», — уточняет эксперт.

Установка промышленной Wi-Fi сети имеет ряд своих положительных факторов. Благодаря наличию на предприятии беспроводного доступа к сети можно решить разнообразные производственные задачи, такие как, например, сканирование штрих-кодов на складе. Беспроводную сеть в цехе можно использовать для быстрого доступа персонала к производственной документации, которая хранится в электронном архиве организации. Для некоторых компаний окажется полезной возможность доступа в интернет из любого места, в том числе и на большой глубине шахты. Точки доступа и сотовые шлюзы помогут также в тех случаях, когда кабельные линии проложить сложно или просто невозможно — скажем, объекты предприятия распределены по значительной территории, электрические помехи или еще какие-либо сложные условия ограничивают использование проводов.

К слову

Беспроводные сети Wi-Fi имеют множество преимуществ, но такой недостаток, как высокое энергопотребление, существенно снижает привлекательность использования этой технологии для владельцев мобильных гаджетов. Однако новая технология SleepWell, разработанная выпускником Duke University, позволит более чем в два раза увеличить время работы мобильных девайсов при использовании беспроводной связи Wi-Fi. Принцип работы SleepWell заключается в том, что адаптер Wi-Fi потребляет энергию только в то время, когда устройство осуществляет передачу данных, и переходит в режим сна в остальное время. Что ж, нам остается только надеяться, что эта технология все-таки найдет применение в мобильных устройствах в ближайшее время.

Современное оборудование, которое предлагают компании на территории Российской Федерации и стран СНГ , позволяет существенно избежать капитальных затрат. Например, та же установка POE (Power over Ethernet) не требует дополнительных проводов питания к каждому прибору. Одновременно с этим достигается высокий уровень отказоустойчивости — ещё на этапе проектирования в ядро сети закладывают мощные источники бесперебойного питания, которые нивелируют все отключения и перепады напряжения, без вреда для дорогостоящего оконечного оборудования. Отметим, что даже на сравнительно небольшом проекте в 700-2000 м2 покрытия, экономия составляет сотни тысяч рублей, что является достаточно существенным для любого предприятия или компании. Проектируют сети Wi-Fi, как правило, с учётом индивидуальных особенностей и использованием профессионального оборудования с высокой производительностью и степенью защиты от взрывов, пыли и влаги, то есть промышленные роутеры и точки доступа. Монтаж Wi-Fi на предприятии проводят с учётом того, что в карьерах, разрезах и рудниках обычно бывает довольно много источников помех для сигнала.

«Клиент получает самое главное — единую высокоскоростную сеть передачи данных. Через неё сотрудники могут работать с любыми системами предприятия независимо от местоположения. Также сеть позволяет передавать информацию от других систем, например, высококачественное видео с камер наблюдения за периметром или системы сбора технологических параметров добычи или переработки полезных ископаемых. Все это позволяет оптимизировать текущие и создать новые бизнес-процессы, уменьшить время принятия решений и повысить эффективность добычи», — говорит Тимур Полторыхин.

Стоимость оснащения для клиента, из расчета на одного абонента сети сейчас составляет около 60 000 рублей. В настоящий момент российские компании предлагают решения в 4-5 раз дешевле западных аналогов, что очень важно для наших клиентов в текущей экономической ситуации. Но полную оценку лучше проводить в рамках конкретного проекта, так как всегда есть нюансы, влияющие на стоимость готового проекта. Для этого менеджеры проводят выездную экспертизу объекта и готовят проект, отвечающий требованиям клиента. В реализации проекта компании используют как закупленное уже готовое оборудование, так и технологии собственной разработки или оборудование компаний-партнеров из России и Китая. Это позволяет клиенту получить хорошее решение с оптимальным соотношением по таким параметрам, как цена и качество. Однако, надо сказать, что стоимость еще и складывается из особенностей монтажа и степени трудности реализации проекта.

«В основном, проблема карьеров и разрезов — это перепады высот и расположение в местах, где нет устойчивого покрытия сетями сотовых операторов или оно отсутствует. Из успешно реализованных проектов — Полиметалл Албазино, объекты МеталлоИнвеста Михайловский и Лебединский ГОК», — поясняет специалист.

Эксперт

Владимир Барданос, ведущий специалист отдела по технической поддержке продаж компании «Becker Mining Russia»
Владимир Барданос, ведущий специалист отдела по технической поддержке продаж компании «Becker Mining Russia»

«Реализация радиосвязи под землей сопряжена с массой особенностей — прежде всего это ограниченное замкнутое пространство и зачастую отсутствие прямой видимости между абонентами. Помимо этого, не стоит забывать об опасности в виде газа и угольной пыли — оборудование должно соответствовать требованиям к защите.

Пользу же подземной радиосвязи сложно переоценить, её удобство заключается прежде всего в возможности быстрой оперативной связи шахтеров под землей между собой и с диспетчером. Насколько мобильные телефоны удобнее обычных на поверхности, настолько же рации под землей удобней стационарных постов связи.
Монтаж оборудования для развертывания сети подземной связи не сложнее монтажа любого другого оборудования, например, автоматизации. При монтаже следует строго следовать проекту и рекомендациям по установке.
При использовании подземной радиосвязи клиент получает больше возможностей по оперативному контролю персонала и оптимизации его деятельности.

На сегодняшний день возможна реализация голосовой связи под землей на основе нескольких технологий — это и излучающий кабель, и технология VoIP по сети Wi-Fi. У каждой из них есть свои преимущества.

Например, при развертывании сети Wi-Fi в основном используются направленные антенны, которые больше подходят для прямых выработок, при этом подобная инфраструктура помимо передачи голоса позволяет передавать данные с оборудования в шахте на поверхность.

Излучающий кабель, будучи проложен в выработке, повторяет её контур и легко обеспечивает наличие голосовой связи в месте установки.

Для развертывания сети Wi-Fi применяются маршрутизаторы WRAP250 и антенны — как направленные, так и всенаправленные. Маршрутизаторы могут соединяться волоконно-оптическим кабелем для обеспечения максимальной скорости обмена информацией и избежания необходимости установки маршрутизаторов в зоне прямой видимости друг друга.

Для работы сети излучающего кабеля необходима установка усилителей сигнала, блоков питания, инжекторов питания, искробезопасных барьеров и разветвителей сигнала.

Оборудование соответствует всем требуемым стандартам по взрывобезопасности для работы в угольных шахтах.

Эффективная глубина действия оборудования в принципе не ограничена, правда по мере приближения к ядру Земли можно столкнуться с ограничением по максимальной температуре окружающего воздуха — не рекомендуется эксплуатировать оборудование связи при температуре свыше 60 °С. Обрыв излучающего кабеля может произойти при неосторожном обращении с ним или при случайном повреждении. При этом обрыв может быть легко устранен с помощью соединительных муфт силами персонала шахты. Обрыв соединения Wi-Fi возможен при ограничении прямой видимости между узлами связи — тогда необходимо устранить препятствие или связать маршрутизаторы волоконно-оптическим кабелем, либо при порыве волоконно-оптического кабеля, в таком случае придется просто поменять кабель на данном участке. Наличие быстроразъёмных оптических соединений позволит сделать это в кратчайшие сроки силами доступного персонала».

Справка

Самое удалённое соединение, которое удалось установить между двумя устройствами, работающими по стандарту 802.11, составляет 382 км. Этот рекорд установил Эрманно Пьетроземоли. Для этого ему потребовалось немного допилить серийное оборудование Intel и настроить 2 направленные антенны друг на друга таким образом, чтобы они попали в зону прямой видимости. Эрманно удалось выжать 3 Мбит/с, а на оборудование он потратил всего 60 долларов.

Специфика оборудования

Продукт компании ГК «РТЛ Сервис», например, использует Wi-Fi 2,4 и 5 ГГ ц, а также поддерживает передачу данных по Ethernet с помощью витой пары или волоконно-оптического кабеля. Также мы реализуем нестандартные пожелания клиентов по частотам или полосе пропускания в зависимости от условий эксплуатации. Существует ряд документов, который регулирует нормы и качество используемой продукции.

«Всё оборудование выполнено по стандарту защиты IP65-67. Плюс используются защиты от попадания молний, магнитных полей и плохого электропитания для обеспечения работы оборудования в условиях агрессивной среды промышленного предприятия. Кроме этого, используются промышленные корпуса для уменьшения тряски и вибрации, которая может вывести оборудование из строя», — говорит г-н Полторыхин.

Так как антенны ставят на возвышенности, и они работают по секторам, нет какого-то серьёзного ограничения по высоте. При проектировании и запуске сети специалисты замеряют уровень сигнала и доступность сети и с троят карту покрытия.

«Если где-то сеть работает нестабильно, то этот участок переконфигурируется или проводятся работы по улучшению качества сигнала. Варианты покрыть различные высоты и большие площади закладываются на этапе проектирования и благодаря этому параметры сети могут быть изменены в процессе эксплуатации», — поясняет эксперт.

Безусловно, поскольку компания имеет дело с техникой, бывают и сбои, но как правило, их появление зависит от сторонних внешних факторов, а не от качества используемой продукции.

«Самая распространённая проблема — это отсутствие электропитания для оборудования определенного сегмента сети. Он может быть связан как с поломкой генератора, так и отсутствием ветра или топлива. Но тут еще должны разрядиться батареи,и обычно два этих фактора совпадают редко. Также может попасть молния в антенну, или происходит срабатывание предохранителей. Для оперативного выявления проблем и их предупреждения используется система мониторинга состояния сети и элементов питания телекоммуникационного оборудования. При невозможности удаленно решить проблему сервисный персонал предприятия выезжает в место установки оборудования. На складе предприятия клиента всегда создается резерв для горячего замено оборудования, что позволяет уменьшить время простоя, а работы по замене и ремонту могут быть выполнены не профильным специалистом. Телекоммуникационное оборудование, вышедшее из строя, отправляется на ремонт, после чего проводится экспертиза и делается заключение о неисправности. После этого на объект клиента отправляется отремонтированный или новый блок», — говорит Тимур Полторыхин.

Итоги

Использование беспроводной сети на предприятиях — это не привилегия в наше время, а больше необходимость. В связи с активным внедрением автоматизации и инновационных технологий не только в общественную сферу жизни, но и работу предприятий, компаний и фабрик. Многое зависит от бюджета организации и её потребностей.
Однако, в любом случае важно понимать, что в развитии пределу не существует границ и то, что сейчас кажется совершенно высокотехнологичным или инновационным, уже через год станет неотъемлемой частью нашей жизни. Поэтому всегда существует риск, что рано или поздно ваша компания придёт к тому, чтобы установить ту или иную новинку. Вопрос только в том, насколько комфортно и продуктивно работала организация все то время, пока другие уже на довольно большой шаг продвинулись к прогрессу. А как быстро этот шаг сделать, решать уже, конечно, руководителям.

Справка

История появления «интернета по воздуху» достаточно проста. Ещё в далёком 1991 году компания AT&T выпустила на рынок первые устройства для беспроводной передачи данных на радиочастоте 2.4 GHz. Тогда этот стандарт носил имя «Wave Lan». Он мог обеспечить передачу данных на скоростях от 1 до 2 мегабит в секунду. В 1997 году мир увидел первые спецификации 802.11. Это по сути был все тот же «Wave Lan» от AT&T. А гордое имя WI-FI получила уже следующая спецификация — 802.11b. Этот стандарт позволял передавать данные уже со скоростью до 11 мегабит в секунду.

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №4, 2017

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.