«Умная шахта» СУЭК-Кузбасс: будущее уже сегодня

Одним из ответственных шагов АО «СУЭК-Кузбасс» для достижения безаварийной добычи угля, других подземных работ, является внедрение комплексных систем безопасности, наблюдения и контроля как за технологическими процессами, так и за аэрогазовой обстановкой под землей. Кроме того, комплексная система позволяет в случае каких-то опасных ситуаций эффективно осуществлять спасательные работы, а горнякам- безопасно эвакуироваться с опасных участков.

С 2009 года на шахтах СУЭК-Кузбасс действует система ГОРНАСС, разработанная новосибирским НПФ Гранч. Для разработчиков системы и оборудования СУЭК-Кузбасс сегодня является крупнейшим заказчиком в угольной отрасли, а также деловым партнером, чьи отзывы и пожелания помогают превратить систему безопасности в универсальный и действенный инструмент претворения в жизнь Политик промбезопасности компании.
В «СУЭК-Кузбасс» подчеркивают: главная задача систем безопасности и оповещения в угольных предприятиях — не отыскивать пострадавших в аварии на шахте, а сделать эти поиски ненужными, предотвратив саму аварию, спрогнозировав ее.

«Умная шахта» и SBGPS — что это такое?

Система «Умная шахта» или по-другому, «ГОРНАСС», по словам ведущего специалиста АСУТП СУЭК-Кузбасс Евгения Заборского — это комплексная система выявления, оповещения, газоанализа — очень похожа на концепцию «умного дома», когда есть и наблюдение, и поддержание оптимальных параметров, поддержание систем пожаротушения и прочее- но только в шахте. Под землей и в экстремальных условиях.

Итак, ГОРНАСС на сегодняшний день, это:

Granch МИС — многофункциональная измерительная система аэрогазового контроля, передачи информации и управления оборудованием, предназначенная для решения любых задач автоматизации в шахте. На базе МИС созданы и успешно функционируют системы аэрогазового контроля, автоматизированного управления конвейерным транспортом, автоматизированного управления шахтным водоотливом, управления энергоснабжением и др.

• автоматическая газовая защита (АГЗ);
• измерение параметров рудничной атмосферы в реальном масштабе времени (объемной доли метана, кислорода, оксида и диоксида углерода, запыленности в воздухе рабочей зоны), в том числе — с подвижных объектов (горнорабочие, подвижные механизмы и пр.) с указанием координат подвижного объекта;
• измерение скорости воздушных потоков в горных выработках, в каналах вентиляторов, воздуховодах, трубопроводах систем газоотсоса и дегазации;
• контроль дополнительных параметров шахтной атмосферы и горного массива;
• контроль параметров и состояния технологического оборудования (вентиляционных шлюзов, систем дегазации, газоотсоса, аппаратов энергоснабжения и прочего);
• выдача управляющих команд на основное и вспомогательное шахтное оборудование (системы вентиляции, транспорта, водоотвода, электро-, гидро- и пневмоснабжения и прочие) при заданных значениях измеряемых или контролируемых параметров, с возможностью установления приоритета управляющих сигналов от автоматизированного рабочего места (АРМ);
• обнаружение ранних признаков пожаров и контроль состояния систем противопожарной защиты;

— SBGPS (Гранч) — система наблюдения, оповещения и поиска людей, застигнутых аварией. Система позволяет непрерывно оценивать координаты местонахождения шахтера под землей.

• определения местонахождения персонала, подвижного оборудования в подземных выработках шахт и рудников, отображения позиции каждого объекта на карте (модели) шахты (рудника) на пульте диспетчера в реальном времени;
• оповещения персонала об авариях и других событиях. Сигнал оповещения имеет возможность «аппаратного» (сигнал доставлен) и «ручного» (сигнал опознан) подтверждения;
• поиска людей, застигнутых аварией на основании данных о последнем местонахождении и данных, передаваемых от индивидуальных устройств.

— Granch SBAVS — система громкоговорящей связи, оповещения и сигнализации. Система обеспечивает голосовую связь с диспетчером или любым другим абонентом, группой абонентов, всеми абонентами, осуществляет предпусковую сигнализацию конвейерного транспорта, имеет функции аварийного останова конвейера с индикацией номера сработавшего аварийного выключателя, выдает предупреждающий сигнал не только на стационарные посты (выключатели), но и на Устройство оповещения, совмещенное с индивидуальным головным аккумуляторным светильником.

• голосовая связь между работниками, находящимися под землей, диспетчером, а также — с возможностью выхода в телефонную сеть шахты (рудника) или ТФОП, включая возможность групповой связи (конференцсвязь);
• передачи данных различного вида и назначения (в том числе — видеоинформации) от подземного оборудования;

• маршрутизацию и обмен информацией по каналам связи;
• отображение информации на подземных устройствах контроля и управления об их состоянии;
• отображение информации о контролируемых параметрах, работе технологического оборудования, результатах тестирования и выявленных неисправностях технических средств на АРМ в соответствии с требованиями действующей нормативной документации;
• обработка и хранение собранной информации на подземных и наземных вычислительных устройствах (серверах) и вывод текущей и архивной информации на бумажный носитель;
• формирование отчетов в электронном и бумажном виде об измеряемых и контролируемых параметрах, выявленных неисправностях оборудования;
• передачи сообщений о критических ситуациях по заранее установленным адресатам в виде SMS или e-mail рассылок в автоматическом и ручном режимах.

Структура системы

По словам Михаила Ребуса, начальника отдела региональной поддержки НПФ «Гранч», подземная инфраструктура SBGPS (переводится как «геолокация родом из Сибири») представляет собой структурированную систему базовых станций (БС, Access Points), связанные между собой как по проводам, так и по технологии Mesh-Net.
В свою очередь, сеть учитывает непрерывные подключения и изменения конфигурации сети при возникновении проблем (неисправный узел или блокированный путь), выбирая оптимальный путь («прыгая» от узла до узла, пока не будет достигнут адрес назначения).

В Сети Mesh узлы связаны друг с другом, это полносвязанная сеть. Работа сетей Mesh — это подкласс мобильной сети, использующий принцип доступа к узлам в зависимости от сложившейся ситуации. Таким образом, при пропадании сигнала по проводной линии связи БС включает режим Ad-Hoc, и связывается с ближайшей работоспособной БС по беспроводному каналу, — отмечает Михаил Ребус.

Клиентская часть SBGPS может быть оборудована как стандартными устройствами связи в стандарте WiFi, включая даже телефоны и специализированные планшеты, так и устройствами оповещения SBGPS Light, представляющий собой индивидуальны шахтовый светильник, оборудованный голосовым процессором, датчиком метана и сетевым модулем WiFi, обеспечивающим постоянную связь с инфраструктурой. Для определения положения используется технология RTLS (Real Time Location Service) — определение координат в реальном времени.

Как это работает?

Иными словами, вся система GPS в шахтах СУЭК-Кузбасс- это сеть WiFi с вынесенным сервером, и сетью БС, которые связаны между собой и сервером дуплексным IP-каналом.
Окончечным устройством для системы является энергонезависимый чип, который вмонтирован в фонарь на каске угольщика.
Сами же горняки, за безопасностью которых следит «умная шахта», надевают специальные каски каски«, которые с помощью SBGPS превращают шахтера в настоящий «мобильный датчик», с помощью которых можно узнать не только его местоположение и физическое состояние, но и окружающую обстановку, в первую очередь присутствие метана.
Именно этот чип в каске, по каналам Mesh-Net передает диспетчеру на землю все данные о местонахождении шахтера, аэрогазовую обстановку, а также с какого точного времени он находится в забое.
Чип оборудован голосовым процессором, сетевым модулем WiFi и датчиком — трехпроцессорной системой, которая обрабатывает аэрогазовое поле, внешний сигнал, например, метан; позволяет вести более полный аэрогоазовый контроль в выработках, дополняя стационарные датчики. Для определения положения шахтера используется технология RTLS (Real Time Location Service) -определение координат в реальном времени.

В СУЭК-Кузбасс подчеркивают: если выдать «умную каску» хотя бы каждому десятому работнику, безопасность в шахте может возрасти в разы. Сейчас во всех предприятиях компании, оснащенных сиcтемой SBGPS каски выдаются всем работникам от ГРОЗ до генерального директора.

По всей шахте расставлены считыватели установленных в фонаре антенн-меток. При прохождении шахтером через зону считывания — базовую станцию, метка регистрируется считывателем и передается на центральный сервер. Там происходит обработка поступившей информации и передача данных по сети на диспетчерский пульт шахты, оборудованный специальными экранами-мониторами. Все события записываются на сервер и хранятся в течение одного года. Диспетчерская программа позволяет переходить в режим «лента времени» и с точностью до секунды отследить перемещение персонала в любой интересующий момент времени.

Система позволяет диспетчеру в любой момент выделить интересующий участок схемы, установить количество людей в данной горной выработке, с точностью до 20 м определить местонахождение каждого работника и получить полную информацию о нем -ФИО, табельный номер, номер участка, должность, заряд аккумулятора, время спуска в шахту. Даже если работник по какой-то причине не активировал свой чип при получении каски вышел в забой, его всегда можно увидеть и идентифицировать по номеру чипа. Поэтому «невидимок» в забое с такой системой больше не будет.

— Конкуренты иногда отвечают на это, что они обнаруживают объект с точностью до одного метра, но это не так, потому что «обнаруживать» и «знать» — принципиально разные понятия. Альтернативные системы фиксируют прохождения контрольных точек, расстояние между которыми измеряются километрами, и что происходит с шахтером между ними, где он точно находится, им неведомо. В системе, в Сибири, заложен принцип определения местоположения объекта и его траектории перемещения на всей протяженности шахты в любой ее точке.

Горняк, находящийся под землей, получает голосовые команды: - например, «Свяжитесь с диспетчером», «Авария. Выйти на поверхность» — что дает возможность в любой момент оповестить об опасности.

«Все сообщения рабочим передаются человеческим голосом, это сделано специально, потому что в экстренных ситуациях некогда читать информацию или нажимать кнопки. Вся эта система «общения» с рабочим встроена в индивидуальный светильник на каске шахтера. Кроме того, там же установлен датчик газового анализа атмосферы, — подчеркивает Изборский.

Работник тоже может подать сигнал тревоги диспетчеру троекратным нажатием на кнопку светильника. Также, если человек не двигается в течении 15 минут — диспетчер на экране получает сигнал тревоги, выясняет причину, направляет помощь.
И если авария все же случится, время поиска пострадавших с их оборудованием, по словам руководства компании, сокращается с нескольких дней до нескольких минут, а точность местоположения шахтера можно определить прямо на диспетчерском посту.

«Сеть базовых станций, обеспечивающих постоянную зону радиопокрытия вдоль всех горных выработок, позволяет надежно осуществлять такие процессы, как непрерывное наблюдение за передвижением людей и состоянием механизмов в шахте, связь рабочих с диспетчером, поиск и спасение горняков застигнутых аварией, контроль газовой обстановки в зоне работы людей, — рассказывает Евгений Изборский. Диспетчер шахты в любой момент может выделить интересующий участок схемы, определить количество людей в данной горной выработке, необходимую информацию о работниках, показания датчиков, вмонтированных в индивидуальные светильники».

Кроме того, система «Умная шахта» автоматически рассылает информацию о любом обнаружении метана по электронной почте в десятки адресов, включая всё высшее руководство компании. Таким образом, любой, даже единичный факт превышения концентрации метана выше допустимого порога, становится мгновенно известным всей цепочке адресатов в компании СУЭК.
Попутно, как было описано выше, система обеспечивает мобильную телефонную связь, передачу информации с подвижных механизмов и так далее, в общем все многообразие мобильной связи, только глубоко под землей, да еще и во взрывоопасной атмосфере. Более того, система позволяет не просто поддерживать подземную мобильную связь, но и оперативно отправлять на поверхность фотографии или видео каких-то неисправностей для оперативного их устранения.

По мнению руководства и ИТР «СУЭК-Кузбасс» сегодня это наиболее адекватная система безопасности, которая не только поддерживает непрерывную связь с каждым подземным работником, но и в случае каких-то проблем может автоматически вывести шахтера на гору безопасным путем. Если шахтер не в состоянии выйти самостоятельно, его координаты мгновенно передаются аварийной команде. Все очаги опасности в шахте сканируются и анализируются, что дает возможность вывести каждого человека безопасным путем, ведь многие смерти шахтеров связаны с тем, что при попытке выбраться они попадают в облако угарного газа, вызванного пожаром, о близости которого им неизвестно.

Итоги

Главное отличие системы безопасности на шахтах СУЭК-Кузбасс от других способов контроля за ситуацией под землей, применяемых в России и за рубежом, состоит в том, что здесь используются беспроводные решения.
Аналогов им в мире нет. Они позволяют в режиме реального времени видеть, где находится человек или оборудование. Это — наиболее точное позиционирование. Шахтер просто берет с собой в шахту привычный светильник, только чуть больше объемом. Он тяжелее обычного лишь на вес смартфона. Информация с датчика поступает на поверхность и записываться на сервер. При этом система имеет несколько степеней защиты от вмешательства. Вообще при любом проникновении в систему, попытке поломки, она тут же все покажет. Поэтому Granch SBGPS в связке с диспетчерским узлом не просто упрощает эвакуацию угольщиков в случае аварии, но позволяет все ЧП предотвратить. Что соответствует принципам политики безопасности СУЭК-Кузбасс, где предотвращение происшествий в забое ставится во главу угла.