Мониторинг шахтной техники. Профессионально
Очевидно, что мониторинг и автоматизация контроля работы шахтной техники точно также актуальны, как и для техники из любой другой отрасли. Отсутствие или недостоверность информации о технологических логических параметрах работы в итоге оборачиваются существенными затратами на содержание, эксплуатацию и техническое обслуживание техники.
Описание кейса
В акционерном обществе «Сафьяновская медь», входящем в состав холдинга УГМК, эксплуатируется более 50 единиц различной шахтной техники: самосвалы, погрузочнодоставочные машины, самоходные буровые установки, топливозаправщики и вспомогательные машины.
Ввиду такого большого количества техники от разных производителей возникали трудности в регулярном получении фактических данных о параметрах эксплуатации техники при помощи существующих на предприятии на тот момент методов. Помимо этого, имели место периодические нарушения при эксплуатации техники: длительные простои на холостом ходу, перегрев ДВС, отсутствие постоянного контроля за давлением в шинах и т.д. Все эти нарушения приводили к незапланированным простоям и избыточному удельному расходу топлива. Однако установить, по вине какого машиниста возникало то или иное нарушение не представлялось возможным. В итоге было трудно сделать вывод, как индивидуальные особенности управления техникой влияли на моточасы двигателя, расход топлива, исправное состояние техники и производственный результат. Периодический ручной съем данных с техники оборудованной штатной системой контроля не давал полной картины, так как такой техники не более 20 % от общего парка техники.
Все вышеуказанные проблемы подталкивали к поиску решения.
В отличие от большинства других отраслей, оснащение системой мониторинга любого транспортного средства, работающего в шахте, является нетривиальной задачей. Под землю не проникают спутниковые сигналы для определения местоположения техники, и в шахтах нет покрытия сети GSM, с помощью которой выполняется передача телематических данных на сервер. Развернутая беспроводная сеть Wi-Fi покрывает далеко не все участки шахты, что также является определенной проблемой. Точки доступа, как правило, расположены на узловых перекрестках, где в течение смены проезжает лишь часть работающей в шахте техники.
Кроме указанных технических особенностей, к устанавливаемому оборудованию предъявляются требования, связанные с тяжелыми условиями эксплуатации техники в шахтах. Оно должно быть максимально надежным и безотказным, иметь защиту от механических воздействий и влаги, а также высокую ремонтопригодность датчиков в шахтных условиях.
Рис. 1. Установка радиометки в штреках
Исходя из целей по организации контроля и автоматизации учета работы шахтной техники, контроля и оптимизации расхода ГСМ, а также повышения трудовой дисциплины машинистов, заказчиком было подготовлено техническое задание на оснащение системой мониторинга 37 единиц транспортных средств. Из основных требований можно выделить следующие.
Блок мониторинга:
- идентификация каждого машиниста и определение времени его работы;
- электронный журнал учета простоев;
- определение маршрута передвижения техники;
- контроль холостого хода;
- контроль расхода топлива;
- контроль моточасов двигателя;
- контроль температуры двигателя;
- контроль давления в шинах;
- контроль рабочих механизмов: подъем кузова (ШАС), время работы перфоратора (СБУ), время работы ковша (ПДМ);
- учет мест погрузки и разгрузки руды/породы.
- предупреждение о необходимости установки простоя;
- предупреждение о низком уровне топлива в баке;
- предупреждение о высокой температуре двигателя;
- об отклонении давления в шинах от нормы.
- программное обеспечение должно располагаться на серверах предприятия.
Для определения местоположения техники и маршрута ее передвижения в выработках подземного рудника была создана система из пассивных радиометок (без батареек), закрепленных под сводами штреков на перекрестках выработок.
Рис. 2. Монитор машиниста
В общем виде система «АвтоГРАФ — Подземный рудник» включает в себя бортовые компьютеры с функцией передачи данных по Wi-Fi и различные датчики, установленные на технику, при помощи которых осуществляется получение данных о работе техники, а также систему диспетчеризации, установленную на серверах предприятия, обеспечивающую сбор и визуализацию.
В качестве бортового компьютера для оборудования каждой единицы техники был использован контроллер на базе терминала марки «АвтоГРАФ» с модулем Wi-Fi, оснащаемый цветным 8-ми или 10-ти дюймовым монитором машиниста со степенью защиты IP65. Бортовой компьютер обеспечен следующими интерфейсами и входами для подключения датчиков: BLE, RS-232, RS-485, CAN, HDMI, USB, дискретные входы, токовые входы, входы по напряжению, входы для термопар, высокоомные входы.
Модульная платформа бортового компьютера позволила разместить процессорную часть в прочном алюминиевом корпусе с высокой степенью пыле- и влагозащиты IP67, а дисплей вынести отдельно в удобное для использования машинистом место. Дополнительно в кабине был установлен считыватель карт для идентификации машинистов по персональным RFID-картам.
Монитор машиниста оснащен сенсорным экраном, благодаря которому машинист, нажав на соответствующую иконку, одним движением выполняет открытие или закрытие смены, а также выбирает тип простоя. Одновременно с этим на дисплей выводится текущая информация о важных технических параметрах транспортного средства, и показываются предупреждения в случае выхода этих параметров за допустимые пределы. Информация об отклонениях параметров от нормы, статусах и другие данные записываются в память бортового компьютера с привязкой ко времени и передаются на сервер по каналу Wi-Fi.
Рис. 3. Бортовой компьютер в алюминиевом корпусе IP67
Вопрос получения данных от некоторых видов техники, работающей на удаленных участках шахты, где отсутствует сеть Wi-Fi, был решен при помощи использования в бортовом компьютере функции точки доступа для сбора данных через Wi-Fi. В частности, бортовые контроллеры, установленные на автосамосвалах, собирают данные с бортовых контроллеров погрузочно-доставочных машин в момент прибытия для загрузки. После чего, при возвращении автосамосвала в зону действия сети ближайшей стационарной точки доступа Wi-Fi, выполняется отправка собранных телематических данных на сервер. Аналогично топливозаправщики собирают и передают на сервер данные от самоходных буровых установок.
Дополнительно в баки всех транспортных средств были установлены высокоточные датчики уровня топлива TKLS с целью осуществления контроля целевого использования топлива и получения точных данных о его остатках. А для определения фактов погрузки конкретным ПДМ в конкретный автосамосвал на рабочих механизмах ПДМ закрепили беспроводные блютус метки, способные выполнять измерение угла наклона относительно горизонтальной плоскости, тем самым фиксируя факт погрузки в автосамосвал.
Важно отметить, что интегрированная в бортовой компьютер операционная система Linux и специальным образом спроектированная архитектура программного обеспечения позволили написать специализированный программный модуль конкретно под требования, озвученные заказчиком и тем самым максимально реализовать его запросы.
Отработав в этом проекте возможности встроенной ОС Linux, мы можем с уверенностью сказать, что для будущих проектов можно реализовать любую логику работы бортового компьютера с любой визуализацией интерфейса монитора машиниста, которые будут максимально удовлетворять запросы будущих заказчиков.
Программное обеспечение «АвтоГРАФ — Подземный рудник»
Система диспетчеризации состоит из двух частей: из сервера сбора телематических данных Заказчика и диспетчерского программного обеспечения, размещенных на серверах и компьютерах Заказчика.
Рис. 4. Экран диспетчерской программы «АвтоГРАФ»
Сервер сбора телематических данных обеспечивает не только прием и хранение данных, но также и удаленную загрузку данных в бортовой компьютер, это могут быть обновления прошивки, список персональных карт машинистов, настройки входов, сменное задание и тд.
Диспетчерское программное обеспечение обеспечивает:
- идентификацию каждого машиниста и определение времени его работы;
- электронный журнал учета простоев;
- определение маршрута передвижения техники;
- контроль холостого хода;
- контроль расхода топлива;
- контроль моточасов двигателя;
- контроль температуры двигателя;
- контроль давления в шинах;
- контроль рабочих механизмов: подъем кузова (ШАС), время работы перфоратора (СБУ), время работы ковша (ПДМ);
- учет мест погрузки и разгрузки руды/породы.
Одним из существенных преимуществ ПО «АвтоГРАФ» является гибкая система отчетов, которая позволяет производить дополнительную обработку данных внутри самих отчетов с помощью программного кода. Благодаря этому были подготовлены необходимые наборы отчетов, исходя именно из требований для разных служб и подразделений Заказчика. Функция создания отчетов по расписанию позволяет автоматизировать процесс рассылки отчетов на электронные адреса ответственных за эксплуатацию системы сотрудников Заказчика.
Также необходимо добавить, что в системе «АвтоГРАФ — Подземный рудник» поддерживается API, для интеграции с системами верхнего уровня Заказчика, что позволяет использовать данные системы во внутренних бизнес-процессах Заказчика.
Подводя итоги, можно констатировать, что внедрение ПАК «АвтоГРАФ — Подземный рудник» позволило АО «Сафьяновская медь» решить все поставленные задачи, а именно оптимизировать затраты на топливо и техническое обслуживание парка шахтной техники, а также выполнить автоматизацию учета простоев и одновременно повысить трудовую дисциплину машинистов и механиков подземного рудника.
«Вектор-ИТ»
620017, Екатеринбург, ул. Стачек, д. 4, оф. 10.
Тел.: +7 (343) 288-70-20.
Факс: +7 (343) 288-70-20.
E-mail: mail@vektor-it.ru
www.vektor-it.ru
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (55)/март 2022 г.
