Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное 

образовательное учреждение высшего профессионального образования

« Кузбасский государственный  технический университет имени  Т.Ф. Горбачева»

 

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

подземным способом

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «Информационные технологии в горном деле»

на тему: «Оснащение шахт автоматизированными информационно-управляющими системами современного уровня» 

 

 

 

Выполнил:

студент группы ГП-092

Е. С. Молчанова

Проверил:

Т. В. Гришина

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2013

Содержание.

Введение                                                                                                       3

1. Шахтные информационно-управляющие системы                                 4
2. Система газоаналитическая шахтная многофункциональная «Микон 1р»                                                                                                                     8  
1. Система Granch                                                                                      11
2. Система Granch SBGPS                                                                         13
3. Система Granch SBAVS                                                                        16

Заключение                                                                                                18

Список литературы                                                                                     19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Важной задачей для угольных предприятий является повышение  объемов добычи угля. Основным способом решения этой задачи является использование  высокопроизводительного основного  и вспомогательного технологического оборудования, в частности, проходческих и добычных комплексов. Интенсификация горных работ предъявляет новые  жесткие требования к системам контроля и управления, что связано с  увеличением темпов ведения горных работ, увеличением единичной мощности и сложности используемого оборудования. В связи с этим все большее  распространение на угольных шахтах получают информационные, информационно-измерительные  и информационно-диагностические  системы угольных шахт, работа которых  невозможна без средств анализа  технических и технологических  состояний горно-технологического объекта.

В связи с появлением и широким  внедрением на шахтах России компьютеризированных шахтных информационно-управляющих  систем (ШИУС) возникли новые актуальные задачи, которые требуют своего научного осмысления и технической реализации. В первую очередь это связано  с возможностью накапливания больших  массивов данных о состоянии шахтной  атмосферы и технологических  процессах ведения горных работ, что влечет за собой появление  задач передачи, обработки и хранения этих данных на различных уровнях  и с различными целями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Шахтные информационно-управляющие системы.

Основу современных ШИУС составляют компьютеризированные многофункциональные системы контроля и управления отечественного и зарубежного производства, основными из которых являются:

• система газоаналитическая шахтная многофункциональная «Микон1Р» (г. Екатеринбург);
• автоматизированная система диспетчерского контроля и управления АСКУ построенная на базе аппаратуры фирмы «Davis Derby» (Великобритания);
• аппаратура «Granch», производства научно – производственной фирмы «ГРАНЧ» (г. Новосибирск).

Существующие программно-технические  средства систем, позволяют получать информацию, поступающую с датчиков аэрогазового контроля очистного участка и накапливать её в виде баз данных на серверах систем ШИУС. В связи с переходом на высокопроизводительные угледобывающие забои простого представления и накопления данных об объектах контроля и управления становится уже не достаточно для планирования ведения горных работ по добыче угля. В условиях меняющейся газовой обстановки в горных выработках выемочного участка первостепенное значение приобретает оперативное прогнозирование аэрогазовой обстановки. В соответствии с нормативными документами, предельно допустимая концентрация метана на исходящей вентиляционной струе из очистного забоя и участка не должна превышать 1%. Автоматизированная система при достижении концентрации метана более 1 % производит отключение электроэнергии и блокирует ее включение до снижения концентрации метана ниже 1 %.

Отключение очистного оборудования и оборудования для транспортирования угля производится, как правило, в момент его максимальной загрузки. По мере снижения концентрации метана в исходящей вентиляционной струе аппаратура снимает запрет на подачу электроэнергии. Загруженное транспортное оборудование запускается вновь с большими перегрузками электроприводов в момент пуска.

Такие циклы включения и отключения электроэнергии на очистном участке по газовому фактору повторяются многократно, что приводит к снижению производительности забоя и выходу из строя оборудования.

Решение задач оптимизации работы оборудования очистных участков по газовому фактору, возможно, путем построения и внедрения автоматизированной информационной системы (АИС) мониторинга, оперативного прогнозирования и управления аэрогазовым режимом на очистных участках угольных шахт, компьютерная модель которой в настоящее время создана при участии автора и выполняет следующие функции: автоматическое отслеживание долговременных изменений аэрогазовой обстановки на очистном участке; автоматическое суточное и оперативное прогнозирование показаний датчиков метана на выемочном участке; автоматическое определение максимально допустимых нагрузок на очистной забой по газовому фактору; автоматическая выдача рекомендаций для оперативного и долгосрочного регулирования технологических режимов очистного забоя по газовому фактору; ведение баз данных прогнозируемых и фактических показаний датчиков АГК.

Промышленная версия автоматизированной информационной системы, в основу которой  будут положены алгоритмы, разработанные  для компьютерной модели АИС, должна представлять собой программно-технический  комплекс, интегрируемый в современные  шахтные информационно-управляющие  системы.

АИС должна строиться по принципу «клиент-сервер», в качестве сервера  базы данных (сервер БД) используется сервер системы ШИУС, в качестве клиента  выступает АИС.

Разработанный к настоящему времени  программный комплекс модели АИС  состоит из следующих функциональных модулей:

1. Модуля приема и первичной обработки информации (МППОИ), предназначенного для размещения информации о показаниях датчиков АГК, полученных с сервера БД ШИУС, за установленный в модели базовый период (15 суток), а также первичной обработки этой информации.
2. В промышленной версии АИС информация от датчиков контроля аэрогазовой обстановки очистного забоя будет автоматически поступать из системы ШИУС, а задаваемые параметры – с помощью ручного ввода. В ручном режиме будут задаваться технологические, горно-геологические, организационные и другие, не изменяющиеся за время отработки лавы, параметры.
3. Модуля фильтрации и распределения информации (МФРИ), осуществляющего фильтрацию некорректных показаний датчиков.
4. Модуля оперативного прогнозирования показаний датчиков аэрогазового контроля очистного участка (МОППД) для оперативного прогнозирования показаний датчиков концентрации метана с шагом прогнозирования на 5 минут вперед.
5. Модуля суточного прогнозирования показаний датчиков аэрогазового контроля очистного забоя (МСППД) для прогнозирования ожидаемых средних суточных показаний датчиков на текущие сутки.
6. Модуля определения максимально допустимых нагрузок на очистной забой (МОМДН), который осуществляет расчет максимально допустимых нагрузок на очистной забой по газовому фактору на основе среднесуточных показаний датчиков за базовый период и суточных прогнозных показаний по алгоритмам разработанным на основе нормативных документов, используемых для расчета максимально допустимых нагрузок очистных забоев по газовому фактору.
7. Модуля формирования отчета по данным мониторинга и оперативного прогнозирования аэрогазового режима (МФОМОП), который осуществляет формирование отчета по данным мониторинга аэрогазового режима очистного участка за базовый период, показателям суточного и оперативного прогнозирования аэрогазовой обстановки на очистном участке, а также генерацию рекомендаций по оперативному и долгосрочному регулированию технических и технологических режимов работы очистного забоя.

Отчет по данным мониторинга и оперативного прогнозирования аэрогазового режима предполагается визуализировать на дисплеях видеотерминалов горного диспетчера шахт и управляющей компании, а также на персональных компьютерах главного инженера и других технических руководителей шахты с выдачей предупреждений об опасном изменении аэрогазовой обстановки по данным оперативного прогноза с цветовым и звуковым сопровождение смены информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Система газоаналитическая шахтная многофункциональная «Микон 1р».

Система предназначена для  непрерывного измерения параметров состояния промышленных и горно-технологических  объектов, в том числе параметров шахтной атмосферы и микроклимата, состояния горного массива, состояния  основного и вспомогательного технологического оборудования, осуществления местного и централизованного диспетчерского ручного, автоматизированного и  автоматического управления оборудованием, обмена информацией с диспетчерским  пунктом, обработки информации, ее отображения  и хранения.

Область применения системы - подземные выработки шахт и рудников, в том числе опасные по газу, пыли и внезапным выбросам.

В основу построения системы  положены системотехнические принципы, которые позволяют охарактеризовать ее как многофункциональную и  открытую:

• многоуровневость и распределенность;
• совместимость вниз с существующими техническими средствами;
• совместимость вверх с информационными системами разного уровня;
• открытость, обеспечиваемая стандартными аппаратными и программными средствами, интерфейсами и протоколами;
• простота и непрерывность аппаратного, алгоритмического и программного расширения и модернизации.

Функциональное назначение системы определяется совокупностью  контролируемых и управляемых параметров, алгоритмами обработки информации, назначением, количеством и расположением  средств сбора информации, устройств сигнализации, исполнительных устройств. Основными функциями системы при использовании на угольных шахтах являются следующие:

• автоматический газовый контроль (АГК) и автоматическая газовая защита (АГЗ) в соответствии с требованиями «Правил безопасности в угольных шахтах ПБ 05-618-03» и «Инструкция по системе аэрогазового контроля в угольных шахтах рД 05-429-02»;
• автоматический контроль расхода воздуха (АКВ) в соответствии с требованиями ПБ 05-618-03 и рД 05-429-02;
• автоматический контроль состояния дверей вентиляционных шлюзов (АКВШ) в соответствии с требованиями ПБ 05-618-03 и рД 05-429-02;
• автоматическое управление проветриванием тупиковых выработок (АПТВ) в соответствии с требованиями ПБ 05-618-03, рД 05-429-02, «руководства по эксплуатации систем управления ВМП и контроля проветривания тупиковых выработок угольных шахт» и документа «Аппаратура контроля поступления воздуха в тупиковые выработки АПТВ. руководство по эксплуатации 0.06.466.044рЭ».

Программно-технические  средства системы позволяют реализовать  на их основе подсистемы ручного, автоматизированного  и автоматического местного, дистанционного и диспетчерского управления основным и вспомогательным обо рудованием, системами вентиляции, электро-, гидро-, пневмоснабжения и т. д., функционирующие в составе компонентных автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ) шахт и рудников.

Основными элементами системы  «Микон 1р» являются:

• программируемые логические контроллеры собственного производства;
• система электропитания с аккумуляторной поддержкой;
• датчики метана, оксида углерода, скорости воздушного потока и давления собственного производства;
• датчики аэрогазового контроля, параметров микроклимата, технического состояния и параметров технологических процессов других производителей;
• посты и пульты управления, кабельные ящики;
• кабельные линии питания и связи; средства модемной связи и наземный компьютерный комплекс.

Технические средства системы  обеспечивают дискретное управление любой  аппаратурой электроснабжения с  искробезопасными и искроопасными цепями управления: магнитные пускатели; автоматические выключатели; пусковая аппаратура многодвигательных приводов; высоковольтные ячейки. Объектами управления может быть любое основное и вспомогательное технологическое оборудование с электроприводами - вентиляторы главного и местного проветривания, комбайны, элементы поточно-транспортных систем, устройства сигнализации и аварийного оповещения и т. д. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

______________________________________

1. Программное обеспечение  шахтного информационно-управляющего  комплекса «Микон 1Р» / А. Г. Бабенко, А. Л.Карякин, И. Ф. Ольховский // Изв. вузов. Горный журнал. 2000. № 1. С. 83-90.

1. Система Granch.

Granch МИС – многофункциональная свободно конфигурируемая измерительная система с основными измерительными каналами для измерения концентрации метана, оксида углерода, скорости воздушного потока и дополнительными измерительными каналами для измерения концентрации иных опасных газов в рудничной атмосфере, температуры, давления, частоты следования электрических сигналов и других параметров.