От «Талнаха» – к «Горизонту»

Более 20 лет инженеры АО «ИТ-Индустрия» разрабатывают решения для многофункциональных систем безопасности (МФСБ) горнодобывающих предприятий, которые позволяют осуществлять оперативное управление рабочими бригадами, организовывать дистанционный контроль за перемещением персонала и техники в подземных выработках, автоматизировать технологические процессы, обеспечивать безопасность труда.

Шахтный информационный комплекс «Талнах» и пришедший ему на смену многофункциональный шахтный информационный комплекс «Горизонт» были разработаны с учётом выполнения ключевой задачи при создании систем связи и автоматизации подземных промышленных объектов – обеспечения надёжности в работе и бесперебойного функционирования в самых жёстких условиях эксплуатации.

Талнах» – первый российский многофункциональный шахтный аппаратно-программный комплекс на основе излучающего кабеля

Сотрудникам горнодобывающих предприятий хорошо известен шахтный информационный комплекс «Талнах». Это первый в России аппаратно-программный комплекс на основе излучающего кабеля, разработанный инженерами АО «ИТ-Индустрия» в середине 2000-х годов и предназначенный для построения систем горно-подземной радиосвязи и автоматизации в угольных шахтах и рудниках, в том числе опасных по газу и пыли.

Способ передачи радиосигналов по излучающему кабелю – проверенная временем технология, доказавшая свою эффективность при развертывании подземных телекоммуникационных сетей любой сложности протяжённостью до нескольких десятков километров. Неслучайно она и по сей день выбирается специалистами для применения на наиболее ответственных объектах, связанных с необходимостью обеспечения безопасности – в метрополитенах, железнодорожных и автомобильных тоннелях, в подземных промышленных выработках.

Функциональные возможности комплекса «Талнах» позволили горнодобывающим компаниям обеспечить организацию таких сервисов, как конвенциональная и транкинговая диспетчерская радиосвязь, двусторонняя передача данных между базовым и технологическим оборудованием, позиционирование (контроль местоположения) персонала в пределах зоны, передача данных о местоположении на АРМ оператора и в систему табельного учета предприятия, передача данных с индивидуальных газоанализаторов в систему аэрогазового контроля шахты (рудника), аварийное оповещение и поиск персонала, застигнутого аварией при обрушении горной породы, сбор телеметрической информации о работе линейного оборудования комплекса, автотабельный учёт.

Зоновое позиционирование персонала было обеспечено с помощью беспроводного обмена данными между абонентскими модулями, размещёнными в аккумуляторных отсеках индивидуальных головных светильников шахтёров, и линейными считывателями, установленными на радиоизлучающем кабеле и передающими информацию на сервер для последующей обработки и отображения на АРМ диспетчера.

Для строительства сетей было предусмотрено применение излучающего кабеля двух типов: магистрального сечением 7/8 дюйма с волновым сопротивлением 50 Ω для прокладки в капитальных горных выработках и более лёгкого сечением 1/2 дюйма с волновым сопротивлением 75 Ω для прокладки в лавах и подсечках. Для компенсации затуханий через промежутки длиной от 400 до 1200 м в зависимости от типа кабеля устанавливались линейные усилители. Это обеспечило высокие энергетические характеристики и гибкость системы связи как при развёртывании на объекте, так и при последующем развитии.

На основе комплекса «Талнах» были построены сети горно-подземной связи и автоматизации многих крупных горнодобывающих компаний России и Казахстана, в том числе таких, как «Норильский Никель», «Мечел», «Колмар», «ММК», «Полиметалл», «Казцинк». Заказчиками неоднократно отмечались такие характеристики комплекса, как надёжность, оптимальный состав функциональных возможностей, высокое качество предоставляемых сервисов.

Требования приказа Ростехнадзора № 450 в области промышленной безопасности

В 2016 г. в целях повышения уровня безопасности в угледобывающей отрасли вышел приказ Ростехнадзора № 450. В приказе были установлены новые, повышенные требования в области промышленной безопасности при добыче угля подземным способом. Технические подсистемы и средства многофункциональных систем безопасности (МФСБ) угольных шахт предписывалось привести в соответствие требованиям раздела 6 национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 55154–2012, утвержденного и введенного в действие приказом № 1077 Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2012 г.

Согласно этим требованиям подсистема наблюдения и определения местоположения персонала в подземных выработках должна непрерывно в реальном времени определять местонахождение каждого спустившегося в шахту работника с разрешением ±20 м с периодом обновления информации на мнемосхеме шахты не более 5 с. Также изменения коснулись и работы системы аварийного оповещения: стало необходимым осуществлять оповещение об аварии с автоматическим контролем доставки сигнала и ручным подтверждением о получении сигнала каждым шахтёром.

Новый многофункциональный шахтный информационный комплекс «Горизонт»

Для обеспечения соответствия выпускаемого оборудования требованиям Приказа Ростехнадзора № 450 от 31.10.2016 инженерно-конструкторским отделом АО «ИТ-Индустрия» на основе схемотехнических решений, применённых при создании комплекса «Талнах», был разработан новый шахтный информационный комплекс «Горизонт».

Наряду с сохранением технологии передачи информации по подземной кабельной сети, обеспечивающей необходимые параметры надёжности предоставления сервисов, было разработано новое оборудование сетевой инфраструктуры: линейные считыватели, абонентские модули и кассеты базового контроллера, а также создано новое программное обеспечение.

Это позволило решить целый ряд важных задач:

• увеличить скорость передачи данных от линейных считывателей, благодаря чему обеспечена возможность позиционирования до 200 сотрудников в зоне действия одного считывателя и 65 536 сотрудников в системе в целом;
• уменьшить время опроса периферийных модулей и блоков;
• обеспечить возможность удалённой настройки и перепрошивки устройств.

Первые внедрения комплекса «Горизонт» состоялись в 2018 г. на ряде угольных шахт Кузбасса и показали отличные результаты особенно в плане точности и стабильности работы системы позиционирования персонала.

Созданный на этапе разработки технический задел обеспечил «Горизонту» также и соответствие новым нормативным документам, вышедшим в 2019 г. – ГОСТ Р 55154–2019 и приказу Ростехнадзора № 459.

Функциональные возможности комплекса «Горизонт»

Многофункциональный шахтный информационный комплекс «Горизонт» отвечает всем необходимым требованиям для применения в составе МФСБ угольных шахт и рудников и предоставляет следующие функциональные возможности:

• позиционирование персонала и техники в реальном времени с разрешением ±20 м и выводом данных на АРМ диспетчера в табличном или графическом виде на планах подземных выработок с периодичностью обновления информации не более 5 с;
• оповещение об аварии работников с автоматическим (контроль доставки) и ручным (контроль осознания) подтверждением получения сигнала;
• передача данных от индивидуальных газоанализаторов о концентрации газов в систему аэрогазового контроля шахты;
• передача данных от датчиков технологического оборудования;
• конвенциональная или транкинговая диспетчерская радиосвязь под землёй и на поверхности;
• поиск людей, застигнутых аварией и находящихся под завалом горной породы.

Состав основных функциональных узлов комплекса «Горизонт»

Оборудование подземного сегмента комплекса «Горизонт» выполнено в искробезопасном взрывозащищенном исполнении «РО» (рудничное особовзрывобезопасное).

Наземный сегмент
Оборудование	Назначение
Базовое оборудование
Объединительно-распределительный блок «ОРБ» (базовый контроллер)	Обеспечение взаимодействия базового и линейного оборудования
Сервер	Управление работой комплекса
АРМы	Удаленный мониторинг и управление
Программное обеспечение (ПО) «Персонал», «Аварийное оповещение», «Инженер связи»	Обеспечение функционирования работы систем комплекса, контроль и регулировка параметров
Базовая радиостанция (входит в состав комплекса опционально)	Транкинговая или конвенциональная радиосвязь VHF с помощью абонентских радиостанций (возможно применение оборудования различных изготовителей)
Подземный сегмент
Линейное оборудование
Линейные усилители ЛУ	Компенсация затухания в излучающем кабеле
Линейные считыватели ЛС-Р4	Беспроводной обмен данными между базовым оборудованием и абонентскими модулями
Линейные считыватели ЛС-Е4	Беспроводной обмен данными между базовым оборудованием и абонентскими модулями
Линейные считыватели ЛС-485.4	Беспроводной обмен данными между базовым оборудованием и абонентскими модулями
Радиооптические преобразователи РОП-ГБ и РОП-ГС	Организация волоконно-оптических вставок в излучающий кабель, в том числе на объектах, опасных по газу и угольной пыли
Блок питания искробезопасный БПИС	Питание элементов подземного сегмента комплекса искробезопасным напряжением 12 В. Содержит в своём составе аккумуляторную батарею ёмкостью 16 Ач
Барьер искробезопасный БИР	Искрозащита элементов подземной радиокабельной сети
Излучающий кабель, линии Ethernet, линии RS-485	Кабельная инфраструктура сети. Дистанционное питание линейного оборудования и обмен информацией между подземным и наземным сегментами комплекса
Абонентское оборудование
Абонентский модуль МА-41	Позиционирование и аварийное оповещение персонала
Абонентский модуль МА-43	Позиционирование, аварийное оповещение и поиск персонала, застигнутого аварией
Абонентский модуль МА-32	Поиск персонала, застигнутого аварией
Абонентские модули МА-45 и МА-48	Передача данных аэрогазовой обстановки от индивидуальных газоанализаторов в систему аэрогазового контроля шахты
Абонентский модуль МА-47	Передача данных от датчиков технологического оборудования
Специальное оборудование
Система поиска «Горизонт-Поиск»	Поиск и обнаружение местоположения персонала, застигнутого аварией под завалом горной породы

Преемственность решений

При разработке комплекса «Горизонт» инженерами была решена задача обеспечения его совместимости с сетевой инфраструктурой ранее выпускавшегося комплекса «Талнах», который и по сей день работает на многих промышленных объектах. Предприятия, использующие «Талнах» на подземных сетях связи и автоматизации, могут обновить его состав функциональными модулями «Горизонта» и получить новые технические возможности. Прежде всего – позиционирование с разрешением ±20 м в реальном времени и периодом обновления информации на мнемосхеме диспетчера не более 5 с, а также аварийное оповещение персонала с автоматическим (контроль доставки) и ручным (контроль осознания) подтверждением получения сигнала каждым шахтером. Это позволит добывающим компаниям с минимумом затрат, без полной замены оборудования телекоммуникационной сети обеспечить соответствие МФСБ объекта требованиям приказов Ростехнадзора №№ 450, 459 в области промышленной безопасности и ГОСТ Р 55154–2019.

Чтобы модернизировать «Талнах» до уровня технологических возможностей «Горизонта», разработан алгоритм поэтапной замены считывателей ЛС-Р-75, ЛС-Р1-75 на новые считыватели ЛС-Р4-75, а также абонентских модулей МАУП-10, МАУП-14 на новые модули позиционирования и оповещения МА-41. В составе базового оборудования потребуется установить в блок ОРБ новые кассеты контроллеров 1-М-500 для позиционирования, аварийного оповещения и диагностики, а также обновить программное обеспечение. Специалисты АО «ИТ-Индустрия» предоставят необходимые консультации и окажут техническую поддержку.

Разработки 2021 года

В целях расширения функциональных возможностей комплекса «Горизонт» и предоставления потребителям новых сервисов в 2021 г. инженерами АО «ИТ-Индустрия» был выполнен ряд новых разработок. В состав комплекса вошли радиооптические преобразователи «РОП-ГБ» и «РОП-ГС» для организации оптоволоконных вставок в радиокабельные линии связи, абонентские модули МА-48 для передачи данных с индивидуальных газоанализаторов типа М-02, абонентские модули МА-47 для передачи данных с датчиков давления. Все эти устройства разработаны в искробезопасном взрывозащищенном исполнении «РО».

Обновилось и программное обеспечение. Новый релиз ПО содержит три программных пакета: ПО «Персонал», ПО «Аварийное оповещение» и ПО «Инженер связи».

ПО «Персонал» предназначено для организации автоматизированного табельного учета и оперативного контроля местонахождения шахтёров под землёй. Обеспечивается отображение местонахождения персонала на электронных планах подземных выработок, контроль разрешенных и запрещенных зон, учёт времени работы персонала, хранение информации и формирование отчётов за выбранный период.

ПО «Аварийное оповещение» предназначено для общей, групповой или индивидуальной передачи сигналов аварийного оповещения персоналу и получения автоматического и ручного подтверждения приема. Осуществляется сбор, обработка и хранение, а также выдача по запросу отчётов о параметрах рассылки сигналов аварийного оповещения и подтверждения получения информации адресатами. ПО «Инженер связи» отвечает за автоматический и/или ручной мониторинг технических параметров работы комплекса «Горизонт», а также за их настройку и дистанционную регулировку. Обеспечивается визуализация контролируемых параметров, дистанционное включение/выключение периферийных устройств комплекса, оборудованных модулями диагностики, сбор и хранение телеметрической информации, выдача отчётов. Обновления ПО позволили сделать управление комплексом более удобным и обеспечить онлайн-мониторинг всех необходимых параметров.

Решения для организации сетей горно-подземной связи и промышленной автоматизации были представлены на стенде АО «Индустрия» в рамках участия в XXIX Международной выставке «Уголь России и Майнинг-2021». На выставке была представлена и система аварийного поиска «Горизонт-Поиск», входящая в состав комплекса «Горизонт». Система позволяет при авариях и завалах в шахтах обнаруживать шахтёров на расстоянии до 20 м через обвальную горную породу в течение 36 часов после аварии. На дисплее поискового прибора отображается направление поиска и расстояние до человека, находящегося в зоне бедствия. Возможность ведения поиска до 16 человек одновременно позволяет горноспасателю минимизировать время на определение их местонахождения и сократить сроки проведения спасательной операции. Система «Горизонт-Поиск» была удостоена Диплома и Золотой медали выставки.

Текущие и перспективные разработки в составе комплекса «Горизонт»

Отдел разработок АО «ИТ-Индустрия» непрерывно поддерживает обратную связь с заказчиками, чтобы в процессе обсуждения насущных производственных задач, стоящих перед ними, предлагать надёжные пути их решения.

В настоящее время идет работа над реализацией таких сервисов, как:

• широкополосная передача данных в радиоизлучающем кабеле;
• светофорное регулирование;
• контроль присутствия персонала в опасных зонах конвейеров и комбайнов.

В самой ближайшей перспективе – разработка таких функций обеспечения безопасности подземных работ, как предотвращение столкновений транспорта и наезда транспорта на персонал.

Непрерывное наращивание функционального и технического потенциала шахтного информационного комплекса «Горизонт» позволяет постоянно расширять спектр его применения, чтобы улучшать эффективность производственных процессов на предприятиях и повышать безопасность труда горнорабочих.

Достоинства применения комплекса «Горизонт» для построения систем связи, передачи данных и автоматизации горнодобывающих предприятий

Нередко при организации сетей связи и передачи данных на основе точек доступа Wi-Fi, работающих по стандартам IEEE 802.11 b/g/n, специалисты отмечают необходимость их более плотной установки на сложных по топологии трассах, высокое поглощение сигнала породой, снижение производительности сети при большом количестве узлов в сегменте, необходимость реконфигурации при изменении топологии объекта, снижение качества беспроводной связи при большом количестве абонентов.

Комплекс «Горизонт», ввиду особенностей радиокабельной технологии, в условиях подземных выработок даже со сложными трассами обеспечивает устойчивость работы и функционирование всех необходимых сервисов. Результат реализации проекта построения телекоммуникационной сети в одном из золотоносных рудников, расположенном в арктической зоне республики Саха (Якутия), показал, что на отдельных участках с извилистым рельефом радиокабельная система является единственно возможным средством обеспечения надёжной голосовой радиосвязи, позиционирования, аварийного оповещения и передачи данных.

Применение комплекса «Горизонт» для строительства телекоммуникационных сетей подземных объектов предоставляет горнодобывающим компаниям следующие основные преимущества:

• устойчивое радиопокрытие на всей протяженности подземной выработки;
• надёжность работы сетей позиционирования и аварийного оповещения;
• профессиональную двустороннюю диспетчерскую радиосвязь;
• лёгкость масштабирования инфраструктуры согласно планам развития подземных объектов;
• доступную стоимость внедрения.

Одним из несомненных достоинств комплекса «Горизонт» является и высокая степень ремонтопригодности кабельной телекоммуникационной сети. Не секрет, что на некоторых участках подземных объектов, особенно в угольных шахтах, кабельная инфраструктура лежит буквально «на земле». Нередко приходилось слышать отзывы от специалистов, что даже после обрыва излучающего кабеля самоходной техникой, работоспособность системы радиосвязи и позиционирования удавалось восстанавливать в течение считанных минут, что в условиях отсутствия в зоне аварии квалифицированных мастеров связи является важным фактором в обеспечении непрерывного управления рабочими процессами. Дополнительными преимуществами применения комплекса «Горизонт» являются российское производство оборудования и ПО, русскоязычный пользовательский интерфейс, возможность разработки функциональных узлов в соответствии с особыми требованиями заказчика, оперативные сроки производства и поставки, возможность совместного применения с другими телекоммуникационными системами.

Интеграция комплекса «Горизонт» с подземными промышленными сетями Private LTE

Наряду с такими компаниями, как «Норильский никель», «АЛРОСА» и «ЕВРАЗ», всё больше горнодобывающих предприятий задумывается над внедрением промышленных высокоскоростных беспроводных сетей Private LTE в шахтах и рудниках. Их достоинства очевидны: мощное радиопокрытие, большая помехоустойчивость, высокая скорость передачи данных, возможность приоритезации трафика и предоставление широкого спектра цифровых сервисов.

Компания «ИТ-Индустрия» в 2020 г. провела успешные испытания по применению отдельных узлов комплекса «Горизонт» в составе сети БШПД LTE, развернутой для позиционирования самоходной техники в одной из шахт АО «Евраз ЗСМК». Результаты испытаний показали, что применение «Горизонта» в составе подземной сети LTE может эффективно решить задачу определения местоположения техники и при этом снизить капитальные затраты на строительство инфраструктуры системы позиционирования.

АО «ИТ-Индустрия» – системный интегратор решений для горно-подземной связи и автоматизации

Уникальные компетенции в области разработки и производства телекоммуникационного оборудования, умноженные на многолетний отраслевой опыт построения сетей горно-подземной связи и систем автоматизации, позволяют АО «ИТ-Индустрия» осуществлять реализацию проектов любой сложности на всей территории России, в том числе в условиях сурового климата. Предоставляется полный комплекс работ и услуг, включающий проектирование, поставку комплекса оборудования, монтажные и пусконаладочные работы, техническое обслуживание в гарантийный и послегарантийный периоды. Широкий диапазон технических решений и своевременное выполнение обязательств являются залогом успешного выполнения задач заказчиков и надёжного функционирования телекоммуникационных сетей.

  Скачать статью