2. Концепция создания системы утас.

Угольные шахты Украины разрабатывают, в основном, тонкие пласты с большим количеством тектонических нарушений и слабыми боковыми породами. Средняя глубина разработки превышает 720 м, а 30 шахт работают на глубине 1000…1400 м. Около 90 % шахт газовые, 60 % – опасные по взрывам угольной пыли, 45 % – склонны к газодинамическим явлениям, а 25 % – самовозгоранию угля. В 30 % очистных и подготовительных забоев температура воздуха превышает санитарные нормы. На шахтах отрасли имеет место высокий уровень травматизма и аварийности. В 2004 году было травмировано около 10 тыс. чел., из них 200 чел. – со смертельным исходом. Показатель смертельного травматизма на 1 млн тонн составил 2,5, что на порядок выше, чем в передовых угледобывающих странах. Основными травмирующими факторами являлись транспорт и подъем (21 %), взрывы газа и пыли (20 %), обвалы и обрушения (14 %), падение людей (8 %), поражение электротоком (6 %); газодинамические явления (1 %). Особую опасность представляют аварии с групповыми несчастными случаями, связанные со взрывами газа и пыли, подземными пожарами, обрушениями горных пород, газодинамическими явлениями, аварии на

шахтных подъёмах. В 2001…2004 гг. в подземных выработках шахт произошло 9 взрывов газа и пыли (погибло 120 чел.), 140 экзогенных и эндогенных пожаров (38 чел.), 88 обвалов и обрушений (166 чел.), 13 внезапных выбросов угля и газа (54 чел.).

В настоящее время в Украине широко применяются устройства, которые частично позволяют контролировать состояние среды и оборудования. Но все они не обеспечивают в полном объеме контроль, как состояния безопасности, так и непрерывный контроль параметров работы горно-шахтного оборудования, что не позволяет решать задачу повышения уровня безопасности комплексно и в полном объеме для всего технологического цикла шахты.

В соответствии с постановлением Кабинета Министров Украины от 18.01.2001г. № 25 и от 31.03.2003г. № 413 ГП «Петровский завод угольного машиностроения» была приобретена новейшая технология фирмы «Continental Conveyor Ltd» (Великобритания) для создания и серийного производства унифицированной телекоммуникационной автоматизированной противоаварийной системы УТАС.

Проектировщиками и специалистами завода эта лицензионная технология была доработана с учетом особенностей угледобычи в Украине и адаптирована к местным условиям. Данная система предназначена для обеспечения комплексной безопасности шахт путем контроля и управления параметрами машин

и окружающей среды в горных выработках шахт и автоматизированного управления машинами и технологическими комплексами, а также передачи данных о состоянии ГШО и атмосферы выработок диспетчеру на поверхность. Область применения системы – угольные и горнодобывающие предприятия, в том числе, опасные по газу и пыли, с оборудованием на поверхности и под землей, а также другие предприятия, где требуется контролировать и передавать на расстояние параметры работы оборудования.

3. Характеристика системы утас.

Сигналы о состоянии горных машин, механизмов, оборудования и окружающей среды поступают в Систему от соответствующих датчиков, установленных как в шахте, так и на поверхности. Эти сигналы поступают на программируемые контроллеры, которые их регистрируют, анализируют и подают команды на сигнализацию или отключение при превышении параметрами установочных значений, а также передают эту информацию по цифровому каналу связи в диспетчерскую шахты. В зависимости от ситуации диспетчер формирует управляющие команды, которые передаются на контроллеры оборудования, установленного как под землей, так и на поверхности для включения и отключения.

Основными задачами системы при ее использовании на угольных шахтах являются:

1) контроль параметров шахтной атмосферы и микроклимата;

2) контроль состояния основного и вспомогательного технологического оборудования;

3) автоматизированное управление горными машинами и комплексами;

4) управление технологическими процессами;

5) контроль состояния систем электроснабжения, гидроснабжения, пневмоснабжения и управление ими.

Система УТАС обеспечивает выполнение следующих функций:

• местная и централизованная индикация текущих значений аналоговых показателей контролируемых объектов;

• местная и централизованная визуальная предупредительная сигнализация при достижении предаварийного состояния контролируемых объектов;

• местная и централизованная визуальная и звуковая аварийная сигнализация о достижении предельно допустимых уровней контролируемых параметров (показателей) или аварийного состояния контролируемых объектов;

• местная сигнализация о предельных положениях и позициях передвижных установок, деталей машин и механизмов;

• пуск (включение) объектов в работу по команде диспетчера (оператора), в т.ч. по установленным алгоритмам и их технологическую остановку;

• выдача управляющих команд на защитные отключения оборудования или осуществление блокировок цепей управления при достижении контролируемыми показателями предельно допустимых уровней;

• возможность осуществления централизованных управляющих воздействий (защитных отключений, блокировок) с целью недопущения развития аварийных ситуаций;

• передача, прием, отображение, регистрация и накопление поступающей информации от составных частей системы;

• отбор, первичная обработка и передача диспетчерской службе шахты технологической информации и информации о показателях безопасности контролируемых объектов;

• предоставление диспетчеру информации о состоянии контролируемого объекта с использованием четырех типов сигналов (нормальная работа, предаварийное состояние, аварийное состояние, режим проверки).

В основу построения системы УТАС заложены следующие системотехнические принципы:

• соответствие государственным стандартам и требованиям по безопасности;

• многоуровневость и распределенность;

• использование стандартных аппаратных и программных средств, интерфейсов и протоколов связи;

• обеспечение высокой надежности технических и программных средств;

• работа в непрерывном масштабе времени;

• использование методов цифровой обработки и передачи информации;

• совместимость элементов системы с существующими техническими средствами, расположенными в шахте и на поверхности;

• совместимость элементов системы диспетчерского управления с любыми существующими и перспективными информационными системами (включая глобальные информационные сети);

• простота и непрерывность аппаратного, алгоритмического и программного расширения и модернизации;

• возможность оперативного изменения и создания специалистами службы эксплуатации системы графических пользовательских интерфейсов.

При построении системы УТАС используются технические средства, которые классифицируются:

– по пространственному положению: подземные и поверхностные средства;

– по выполняемым функциям: датчики; источники питания, в том числе с аккумуляторной поддержкой; подземные вычислительные устройства (контроллеры); сигнализирующие устройства; средства передачи данных; поверхностные вычислительные устройства (ПК); местные средства отображения информации;

– по типу используемых сигналов:аналоговые и дискретные.

В типовой состав технических средств подземной части системы УТАС входят следующие элементы:

• датчики аэрогазового контроля и физических параметров;

• подземные вычислительные устройства (контроллеры);

• устройства аудиовизуальной сигнализации и дисплеи;

• источники питания;

• репитеры (повторители последовательного интерфейса);

• линии питания, контроля, управления и связи.

К техническим средствам системы УТАС могут быть подключены любые внешние контролирующие и исполнительные устройства, а также аппаратура автоматизации. Внешние устройства выполнены таким образом, что есть возможность их применения в горных выработках шахт, в т.ч. опасных по газу, пыли и внезапным выбросам.

В типовой состав поверхностной части системы УТАС входят следующие элементы:

• сервер;

• барьеры искробезопасности;

• автоматизированные рабочие места диспетчеров;

• локальная сеть Ethernet;

• модемные линии связи;

• преобразователи для связи с контроллерами;

• репитеры и контроллеры;

• датчики (аэрогазового контроля, температуры, давления, скорости, вибрации и др.).

В июле 2005 года была создана авторитетная рабочая группа по изучению системы УТАС, опыта ее внедрения и функционирования на нескольких шахтах Донбасса. В состав рабочей группы были включены видные ученые и специалисты ННИИПБОТ, НАНУ, КПИ, МакНИИ, Госгорпромнадзора, других ведущих организаций и учреждений, занимающихся проблемами безопасности в шахтах и созданием таких систем безопасности. Группой были предложены

рекомендации:

1. Разработать национальную программу производства системы УТАС и оснащения ею угольных шахт Украины на 2006…2015 гг.

2. С учетом функциональных возможностей и высокого технического уровня системы УТАС рассмотреть целесообразность ее внедрения в техногенно опасных производствах других секторов национальной экономики.

Как видно из вышеизложенного, система УТАС представляет собой разветвленную коммуникационную систему отображения информации, которая зарекомендовала себя положительно в осложнённых и тяжелых условиях функционирования на различных горизонтах шахт, а именно: по запылённости, повышенной влажности и температуре, работе горно-шахтного оборудования и

подъемно-транспортных механизмов. Такую круглосуточную и бесперебойную работу в течение всего срока службы шахты может обеспечить только очень надёжное и совершенное оборудование, которое не только контролирует все параметры внутришахтной среды и технологического оборудования, но и является диагностической системой непрерывного контроля. Она способна выделять нештатные и опасные режимы и события, отображая их средствами предоставления информации, фиксирует их, предупреждает об их возникновении с

помощью средств сигнализации, т.е. является одновременно и советчиком. Однако этим не ограничиваются ее функциональные возможности, т.к. система

Система УТАС может и должна быть:

1. Управляющей системой, исключающей возможность возникновения и развития тяжелых аварий с гибелью людей.

2. Средством передачи информации о серьезных отклонениях от нормальных параметров и возможности возникновения нештатных ситуаций на более высокие уровни управления.

3. Системой, обеспечивающей постоянное обновление и совершенствование как на базе уже смонтированной системы, а также за счет замены отдельных блоков на более совершенные с дополнительными возможностями и лучшими способами передачи и использования возможностей системы.

В связи с этим авторами статьи предлагается разработка и внедрение целого комплекса мероприятий по реализации её функциональных возможностей.