Назначение

Система позиционирования горнорабочих и транспорта СПГТ-41 предназначена для выполнения требований п.41 ПБ 05-618-03 и п.17 ПБ 03-553-03 в части обеспечения наблюдения за положением персонала и внутришахтного транспорта, находящихся в подземных выработках, и предоставление информации о их местонахождении шахтным и аварийно-спасательным службам.

Система предназначена для применения в подземных выработках шахт и рудников, в том числе опасных по газу, пыли и внезапным выбросам в соответствии с "Правилами безопасности в угольных шахтах" ПБ 05-618-03, "Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений ископаемых подземным способом" ПБ 03-553-03.

Система может использоваться как резервный канал аварийного оповещения, применяемый совместно с комплексом СУБР-1П.

Система может интегрироваться с системами типа "Микон", другими автоматизированными системами оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ) и системами табельного учета.

Выполняемые функции

  • наблюдение за местонахождением и передвижением персонала в подземных выработках
  • наблюдение за местонахождением и передвижением внутришахтного транспорта
  • учет работы внутришахтного транспорта
  • контроль наличия людей впереди движущегося транспортного средства
  • организация табельного учета

Основные программно-технические средства

  • радиоблоки (РБ), отдельные метки системы позиционирования (МСП) – маломощные приемопередатчики, встраиваемые в шахтные головные светильники горнорабочих, устанавливаемые на транспортные средства
  • сервер - компьютер в промышленном исполнении, подключенный к локальной сети предприятия, осуществляет управление связью со считывателями, обработку получаемой от них информации и формирование базы данных о текущем местоположении и передвижении персонала и транспорта
  • конвертеры интерфейсов (КИ) - общепромышленные устройства, обеспечивающие подключение локальных и/или удаленных считывателей к серверу через различные системы связи
  • маршрутизатор – программируемый коммутатор сети Ethernet 10/100TX, предназначен для организации системы передачи данных между техническими средствами системы, расположенными на поверхности, а также их безопасного подключения к локальной сети предприятия
  • барьеры искробезопасности (БИ) – повторители-барьеры искробезопасности ПБИ, обеспечивающие гальваническое разделение и искробезопасность линий передачи данных между конверторами интерфейсов и устройствами, находящимися в подземных выработках
  • АРМ Диспетчера - компьютер в офисном исполнении, подключенный к локальной сети системы, программное обеспечение которого обеспечивает получение от сервера данных о местоположении персонала и транспорта, их визуализацию и поиск на планах горных выработок
  • АРМ Ламповщика - комплекс технических средств и программного обеспечения, предназначен для проверки работоспособности радиоблоков при выдаче рабочему, регистрации времени выдачи и сдачи светильников, отображения информации о выданных светильниках и предоставления ее центральному серверу системы
  • АРМ Табельщика - компьютер в офисном исполнении, подключенный к локальной сети системы, программное обеспечение которого обеспечивает ввод в систему данных о сотрудниках предприятия, предоставление табеля учета использования рабочего времени и настройку параметров ведения табельного учета системой
  • АРМ Инженера КИПиА - комплекс технических средств и программного обеспечения, предназначен для проверки и программирования персональных радиоблоков (РБ), встраиваемых в шахтерские головные светильники, а также для проверки работоспособности технических средств системы
  • считыватели (СЧ) - стационарные приемопередатчики типа УРПТ, обеспечивающие регистрацию меток системы позиционирования (встроенных в радиоблоки горнорабочих, установленных на ВШТ) и передачу данных о зарегистрированных метках на сервер сбора данных
  • повторители (ПВ) - стационарные устройства, обеспечивающие удлинение (разветвление) линии связи (в шахтах, не опасных по газу и пыли, в качестве повторителей применяются считыватели УРПТ с функцией повторителя)
  • источники питания (ИП) - источники питания (в т.ч. искробезопасные) с аккумуляторной поддержкой для питания технических средств системы
  • автономная точка отметки (АТО) – постоянно излучающее устройство, имеющее автономное питание и не связанное с сервером системы проводными линиями связи. АТО закладывается в скважину (шпур), пробуренную в борту выработки в зоне, где необходимо контролировать появление ВШТ, и выполняет функцию идентификатора данной зоны (забоя, участка, выработки и т.п.)
  • мобильное устройство регистрации (МУР) - приемопередатчик, выполняющий функцию идентификатора транспортного средства и обеспечивающий передачу данных от автономной точки отметки на стационарный считыватель

Структура системы СПГТ-41

Структура системы СПГТ-41

Позиционирование горнорабочих

Работа системы позиционирования горнорабочих и транспорта СПГТ-41 основана на регистрации маломощных высокочастотных приемопередатчиков (меток), встраиваемых в шахтные головные светильники горнорабочих, на стационарных считывателях, расположенных на поверхности и в подземных выработках. Метки горнорабочих входят в состав радиоблоков СУБР-02СМ, обеспечивающих одновременную работу в составе системы СПГТ-41 и комплекса аварийного оповещения СУБР-1П.

Основой проводной связи с интерфейсом RS-485 являются магистрали связи, количество которых определяется топологией контролируемой шахты (рудника). Деление магистрали связи на сегменты осуществляется с помощью повторителей, при этом длина сегмента не должна превышать 3,5 км и количество устройств на сегменте должно быть не более 14.

Позиционирование горнорабочих осуществляется путем фиксации сигнала персональных радиоблоков, встроенных в головные светильники, на стационарных считывателях УРПТ. Взаимодействие между считывателем и меткой системы позиционирования, встроенной в радиоблок, является двунаправленным и беспроводным.

Считыватели устанавливаются на входах в шахту (рудник), на границах участков, входах в штреки, уклоны, бремсберги и т.п., их количество определяется топологией горных выработок и желаемой точностью определения положения персонала. Расположение считывателей должно обеспечивать разделение подземного пространства на непрерывную систему зон (участков). Считыватели, установленные на входах в шахту (рудник), контролируют наличие персонала в подземных выработках. Считыватели, установленные в подземных выработках, контролируют наличие персонала в зонах считывания. Последовательная фиксация радиоблока горнорабочего на разных считывателях позволяет отследить маршрут его движения.

В зависимости от исполнения и места установки считыватели УРПТ формируют от одной до четырех зон считывания. Во время движения персонала метка последовательно фиксируется сначала в одной, потом в другой зонах, что позволяет определять направление движения горнорабочего. При появлении меток в зоне считывания считыватели устанавливают с ними связь и получают их уникальные номера. По командам сервера считыватели передают ему информацию о зарегистрированных метках.

Программное обеспечение (ПО) СПГТ-41, функционирующее на сервере, управляет обменом данными со считывателями, организуя их периодический опрос, и заполняет базу данных, в которую заносятся время регистрации метки, номер считывателя (местоположение носителя метки), номер метки и табельный номер горнорабочего. ПО обрабатывает данные о положении и направлении движения меток, определяя зоны (участки) горных выработок и наземных строений, в которых находятся носители меток. ПО формирует оперативный (месячный) и долговременный архив и обеспечивает доступ к хранимым данным, обрабатывая запросы клиентов, в том числе удаленных.

На рабочем месте диспетчера используется ПО, отображающее на планах горных выработок местоположение носителей меток. При этом обеспечивается: просмотр списка горнорабочих (носителей меток), находящихся в указанной зоне, в том числе защищаемой; поиск зоны, в которой находится заданный человек; просмотр маршрута движения заданного человека; печать соответствующих отчетов и т.п.

Считыватель имеет возможность автономной работы (хранение информации о зарегистрированных метках) в случае временного отказа линии связи с сервером или остановки сервера, при этом список зарегистрированных на считывателе меток сохраняется в энергонезависимой памяти и передается на сервер при первом запросе после восстановления работоспособности системы.

Считыватель имеет возможность контролировать обрыв или короткое замыкание высокочастотного антенного кабеля и антенн.

Пример расстановки считывателей

Пример расстановки считывателей

Учет работы транспорта

Автономные точки отметки АТО устанавливаются в зонах, где необходимо контролировать появление ВШТ. При необходимости контролирования маршрута передвижения ВШТ автономные точки отметки закладываются также в узловых точках заданного маршрута передвижения. Количество закладываемых АТО зависит от необходимой точности построения маршрута. АТО закладываются в скважину (шпур), пробуренную в борту выработки, и ориентируются таким образом, чтобы направление антенны АТО пересекало маршрут движения транспортного средства при его появлении в контролируемой зоне. АТО имеет автономное питание.

В конечной точке маршрута транспортного средства (например, в зоне разгрузки) устанавливается стационарный считыватель УРПТ-485.3.ZZ, связанный с сервером Системы проводной линией связи.

На контролируемое транспортное средство устанавливается мобильное устройство регистрации МУР. Питание = 12 В / 24 В мобильного устройства регистрации предусматривается от электросистемы транспортного средства. МУР является ведомым устройством и обеспечивает передачу данных от АТО на стационарный считыватель.

Периодичность излучения сигнала АТО составляет не менее 10 раз/с. При появлении ВШТ в контролируемой зоне мобильное устройство регистрации, установленное на ВШТ, принимает сигнал от АТО (его уникальный номер) и фиксирует время регистрации. На пути следования ВШТ может располагаться до 700 автономных точек отметки.

По прибытии ВШТ на конечную точку маршрута (например, в зону разгрузки) мобильное устройство регистрации попадает в зону приема стационарного считывателя. Стационарный считыватель организует канал передачи данных от МУР и считывает уникальные номера всех АТО, через которые проходил ВШТ, и время регистрации ВШТ на этих АТО. Далее, по командам сервера считыватель передает полученную информацию на сервер.

Программное обеспечение, функционирующее на сервере, осуществляет обработку и анализ полученных данных, определяя зоны (участки) горных выработок, в которых фиксировался ВШТ. Отображение полученных результатов осуществляется на автоматизированном рабочем месте (АРМ) Диспетчера в графическом и табличном виде.

На АРМ Диспетчера возможно отображение следующей информации:

  • количество рейсов, выполненных заданным ВШТ, от конкретного места загрузки до места разгрузки в заданный период времени
  • время прибытия ВШТ на контрольную точку и время отъезда с нее
  • маршрут передвижения ВШТ, в т.ч. в графическом виде на мнемосхеме горных выработок
  • диагностическая информация: состояние стационарного считывателя, уровень разряда элементов питания АТО

Взаимодействие АТО - МУР и МУР – стационарный считыватель является беспроводным.

Взаимодействие между считывателями и наземным сервером осуществляется по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485.

Обнаружение персонала перед движущимся транспортом

Мобильное устройство регистрации МУР устанавливается на ВШТ и во время движения ВШТ посылает запросы на установление связи с метками системы позиционирования в зоне своего приема. При появлении в зоне считывания меток МУР устанавливает с ними связь и получает их уникальные номера. Информация о наличии зарегистрированных меток по ходу движения ВШТ обрабатывается программными средствами МУР и сообщается водителю ВШТ посредством звуковой и световой сигнализации.

Метка системы позиционирования, встроенная в радиоблок водителя (оператора) ВШТ, а также метка, связанная с транспортным средством, в начале смены заносятся в память МУР и в процессе опроса данным мобильным устройством регистрации игнорируются.

Табельный учет

Организация табельного учета горнорабочих реализуется на основе данных о выдаче/сдаче радиоблоков со встроенными метками системы позиционирования.

Регистрация факта выдачи/сдачи светильника осуществляется следующим образом: в начале смены работник получает светильник в ламповой и помещает его в зону считывания устройства регистрации светильников, работающего в режиме "Выдача". Устройство регистрации считывает уникальный номер метки, встроенной в радиоблок выдаваемого светильника. АРМ Ламповщика фиксирует выдачу светильника. При этом в системе фиксируется время начала смены горнорабочего. Для подтверждения факта выдачи светильник мигает светом.

Для сдачи светильника в конце смены работник помещает его в зону считывания устройства регистрации светильников, работающего в режиме "Прием". Устройство регистрации считывает уникальный номер метки, встроенной в радиоблок светильника. АРМ Ламповщика фиксирует прием светильника. При этом в системе фиксируется время окончания смены горнорабочего. Для подтверждения факта приема светильник мигает светом.

Информация о зарегистрированных светильниках отражается на информационной панели АРМ Ламповщика. Появление записи о выдаче светильника на информационной панели означает, что светильник зарегистрирован в Системе и зафиксировано время начала смены горнорабочего. Удаление светильника из списка выданных (при его сдаче) означает окончание рабочей смены.

Технические характеристики
Параметр Значение
Общие характеристики 
Контролируемые характеристики персонала и транспортных средств (подвижного оборудования): 
- наличие в зонах(е) действия считывателя да
- направление движения да
- обнаружение персонала перед движущимся ВШТ да
Точность позиционирования зона, ограниченная считывателями
Передача сигнала об аварии из подземных выработок горному диспетчеру с места установки считывателей
Характеристики структуры и состава 
Количество элементов, обеспечивающих позиционирование: 
- количество меток, не более 4095
- количество считывателей на одной магистрали связи, не более 247
- количество магистралей связи, не более 256
- количество автономных точек отметки, не более 65536
- количество мобильных устройств регистрации, не более 65536
- количество АРМ Системы ограничено возможностями локальной сети
Характеристики системы передачи данных 
Параметры высокочастотного канала связи: 
- тип связи двухсторонняя радиосвязь
- режим связи полудуплекс
- скорость передачи данных, не менее 1024 кБод
- гарантированная / максимальная дальность считывания меток (в прямой видимости) 25 / 100 м
- диапазон частот 2400 - 2525 МГц
- периодичность опроса считывателем (задается программно) 0,4 / 4,5 с
- максимальная скорость перемещения метки 12 м/с
Параметры канала связи "считыватель – сервер": 
- тип связи двухсторонняя проводная
- режим связи полудуплекс
- интерфейс RS-485
- протокол Modbus RTU
- скорость передачи данных 19,2 кБод
- среда передачи витая пара
Возможность резервирования канала передачи данных да
Возможность резервирования по линии питания да
Параметры канала связи "сервер – АРМ и другие пользователи": 
- тип локальной вычислительной сети Ethernet 10/100 TX
- количество пользователей ограничено возможностями локальной сети
Характеристики системы электропитания 
Напряжение питания переменного тока (50 Гц) 36 / 127 / 380 / 660 В
Напряжение питания технических средств 12 / 24 В
Аккумуляторная поддержка питания технических средств да
Время работы от аккумуляторов, не менее 10 час