1.2. Шахтные информационно-управляющие системы шиус

Одной из основных проблем, существующих на предприятиях по добыче и переработке полезных ископаемых, остается обеспечение контроля и управления безопасностью ведения горных работ. Внедренные более 25 лет назад шахтные информационно-управляющие системы (ШИУС), предназначенные для обеспечения газового контроля и защиты, сегодня по-прежнему являются основным инструментом в решении вышеназванной задачи.

В настоящее время для целей функциональной безопасности на угольных шахтах России используется различная аппаратура контроля и управления:

- аппаратура автоматической газовой защиты "Метан";

- аппаратура контроля и поступления воздуха в тупиковых выработках АПТВ, которая позволяет контролировать и управлять работой вентиляторов местного проветривания, управлять работой групповых аппаратов тупиковых выработок в зависимости от состояния их проветривания;

- аппаратура "Ветер", предназначенная для работы в системе централизованного диспетчерского вентиляторами местного проветривания, рассредоточенных группами на нескольких пунктах, и автоматического контроля состояния рудничной атмосферы в тупиковых забоях угольных шахт.

Также эксплуатируются различные системы для автоматизации управления работой главных вентиляторных установок и т.п. Пульты управления различных систем располагаются в помещениях диспетчерской и операторов АГК. Горные диспетчеры шахт следят и управляют технологическими процессами, параллельно операторы АГК контролируют и частично управляют состоянием рудничной атмосферы. Каждая из перечисленных систем, как правило, работает самостоятельно и мало зависит от других систем.

1.2.1. Анализ действующих на шахтах РФ систем аэрогазового контроля, задачи современных шахтных информационно-управляющих систем, тенденции их развития

Шахтные информационно-управляющие системы являются основным средством управления процессами подземной добычи полезных ископаемых. С их помощью обеспечивается управление производством (местное, централизованное, автоматизированное и автоматическое управления основным и вспомогательным оборудованием, различными технологическими процессами) при ограничениях, накладываемых требованиями безопасности ведения горных работ.

Известны зарубежные ШИУС, которые обеспечивают решение следующих типовых задач:

- контроль газового состава рудничного воздуха и скорости его движения;

- контроль и управление вентиляционным (вентиляторы, шлюзы) и технологическим оборудованием (комбайны, конвейеры), системами электро и пневмоснабжения.

ШИУС объединяют функции систем автоматической газовой защиты и контроля (АГЗ и АГК), автоматического проветривания тупиковых выработок (АПТВ), автоматического управления конвейерами (АУК), телеуправления и телесигнализации, реализуемые широко распространенными системами "Метан", "Ветер", АПТВ, АУК, 2М, BAB, 1М, УИШ и др. Особое место занимают интегрированные системы контроля и управления, которые кроме перечисленных функций обеспечивают управление всем циклом производства от проходки выработок до отгрузки. Такие системы автоматизируют подавляющее большинство процессов, включая орошение, контролируют положение и техническое состояние механизированной крепи, проходческих, добычных комбайнов, транспортных средств и обеспечивают раннее распознавание пожаров, контроль и оптимизацию потребления электроэнергии, управление транспортными системами, оптимизацию добычи, учет персонала и организацию труда и т.д.

В РФ информационные и управляющие системы создавались для реализации ограниченного перечня функций - АГЗ, АГК, АПТВ, АУК и т.д. С появлением микропроцессорных подземных вычислительных устройств положение меняется, т.к. программируемые контроллеры являются той универсальной программно - технической базой, на которой возможна реализация всех функций шахтной автоматики и решение специфических задач контроля и прогнозирования опасных технических и геодинамических явлений и пожароопасности.

1.2.2. Особенности ШИУС

В настоящее время решение задач контроля и управления безопасностью и технологическими процессами, оценки и прогноза опасных технических и геодинамических явлений и пожароопасности на угольных шахтах имеет следующие особенности:

- на шахтах имеются технически и морально устаревшие, несовместимые друг с другом и с современными информационными системами аппаратные средства, которые не обладают необходимыми свойствами и не позволяют интегрировать их в единую информационную систему;

- известные методы и алгоритмы оценки и прогноза состояния горно-технологического объекта (ГТО) и безопасности горных работ ориентированы на использование устаревшего оборудования и в большинстве случаев не соответствуют современному уровню развития науки и техники;

- разработка новых методов и алгоритмов контроля, управления и прогноза затруднена и приостановлена из-за отсутствия технических средств мониторинга и необходимого количества априорной информации;

- имеются отечественные и зарубежные датчики всевозможных технических и технологических параметров, компьютерные устройства обработки и передачи информации, алгоритмические и программные средства и положительный опыт использования ШИУС;

- угольные предприятия не обладают достаточными финансовыми ресурсами для повсеместного и немедленного внедрения современных компьютерных ШИУС.

Некоторые особенности ШИУС определяются спецификой контролируемого пространства и горно-технологического объекта:

- в отличие от традиционных общепромышленных систем, которые проектируются для стационарных технологических процессов, основной отличительной особенностью ШИУС является ее постоянное изменение во времени и пространстве (точки сбора информации не стационарны из-за их движения вместе с горными выработками, срок службы элементов ШИУС, установленных в конкретной выработке обычно не превышает одного года);

- точки сбора информации и нанесения управляющих воздействий могут быть расположены друг от друга и от подземных вычислительных устройств на расстояниях до 5 км;

- неравномерность плотности точек контроля (с одной стороны, существует необходимость комплексного контроля до 6 параметров в одной точке, например СН4, СО, Н2, 02, скорость и влажность воздуха на исходе лавы, с другой стороны, существует необходимость контроля состояния таких протяженных объектов как конвейерные линии, угольные пачки и т.д.);

- большинство контролируемых объектов и параметров характеризуется большой инерционностью (газовыделение, температура, давление и т.д.), однако существуют источники информации и с высокочастотными сигналами (сейсмодатчики, датчики акустической и электромагнитной эмиссии);

- существующие трудности в использовании радиосигналов в подземных выработках предопределяют необходимость прокладки линии передачи данных по существующим горным выработкам.