ВЫПУСК 8, часть 2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОТРАНСПОРТНЫМ КОМПЛЕКСОМ «ИРТЫШ»

ВЫПУСК 8, часть 2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОТРАНСПОРТНЫМ КОМПЛЕКСОМ «ИРТЫШ»

Настоящая статья продолжает серию публикаций, посвященных созданию интегрированной Автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления горнотранспортным комплексом (АСОДУ ГТК) «Иртыш», первоначально создававшейся для угольного разреза «Восточный» (Экибастузский район, Республика Казахстан). В ней раскрываются основные принципы и особенности создания современных автоматизированных систем управления для открытых разрезов и описаны основные подходы к реализации оперативно-диспетчерского управления промышленным железнодорожным и автомобильным транспортом при выполнении задач по транспортировке горной породы на примере интегрированной системы, охватывающей все основные технологические комплексы предприятия. Статья рассчитана на руководителей и технических специалистов предприятий горнодобывающей промышленности, промышленного железнодорожного транспорта и электроэнергетики.

Основные цели проекта

Проект создания Автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления горнотранспортным комплексом (АСОДУ ГТК) «Иртыш» направлен на обеспечение поступательного развития предприятия, повышение его конкурентоспособности и достижение заданных экономических показателей за счет коренной модернизации системы управления производством, организации надежного централизованного управления технологическим процессом на основе объективных инструментальных данных и контроля результатов работ с минимальным участием человека. Основной научно-технической целью проекта явилось обеспечение внедрения новых и совершенствования применяемых технологических процессов на основе использования современных решений в области автоматизированного управления с использованием спутниковой навигации и технологических радиосетей обмена данными. Экономической целью – снижение себестоимости добычи и транспортировки угля за счет сокращения эксплуатационных затрат, повышения производительности труда персонала и оборудования без существенного увеличения их численности. Основной социальной целью – повышение безопасности выполняемых работ и улучшение условий труда за счет оптимизации численности персонала, выполняющего свои функциональные обязанности непосредственно в разрезе, и объективной оценки результатов работ.

Создание и развертывание системы направлено на:

  • повышение эффективности использования оборудования горнотранспортного комплекса и увеличение его производительности (повышения коэффициента использования грузоподъемности, производительности и мощности транспортных средств, увеличения интенсивности эксплуатации, повышения качества взрывоподготовки, координации работы выемочно-погрузочного и транспортного оборудования) за счет автоматизации и централизации процесса диспетчерского управления;
  • обеспечение экономии ресурсов при достижении необходимых объемов производства (снижение удельного расхода электроэнергии, ГСМ, запчастей и других расходных материалов) за счет объективного контроля использования горнотранспортного оборудования в процессе его эксплуатации и оптимизации технологических карт;

  • повышение безопасности работ за счет контроля соблюдения параметров и установленных маршрутов и параметров движения горнотранспортного оборудования (ГТО), предупреждения нарушений и своевременного оповещения персонала в нештатных ситуациях;
  • улучшение использования трудовых ресурсов и укрепление трудовой и технологической дисциплины за счет инструментального контроля времени и продолжительности выполнения всех технологических операций, автоматизации сбора и обработки информации, контроля качества выполнения работ на основе объективных данных в реальном масштабе времени.

Дополнительными задачами при создании АСОДУ ГТК «Иртыш» стали совершенствование процесса диспетчерского управления на предприятии и улучшение информационного обеспечения и процессов поддержки принятия производственно-хозяйственных решений, автоматизация процессов управления с использованием современной микропроцессорной техники, формирование единого информационного пространства и современной информационной инфраструктуры в интересах функционирования основных технологических комплексов.

Достижение основной цели проекта осуществляется выполнением следующих локальных целей технологии и организации производства:

  • выполнением плановых заданий на смену с заданной надежностью, организацией сбалансированного взаимодействия техники на операциях погрузки, транспортировки и разгрузки, обеспечением устойчивости и ритмичности транспортных потоков в условиях случайных возмущений хода процесса;
  • сокращением необходимого количества оборудования и механизмов за счет повышения их готовности и максимального использования оборудования в течение смены;
  • сокращением расхода материалов, горюче-смазочных материалов и электроэнергии на единицу продукции – за счет сокращения количества используемого оборудования и механизмов и обеспечения рациональной их эксплуатации;
  • повышением коэффициента использования экскаваторов и локомотивосоставов за счет уменьшения простоев в ожидании по взаимным причинам, а также за счет своевременной регистрации отказов и восстановления;
  • повышением качества управления объектами за счет оперативного информирования управляющего персонала о ходе протекания технологического процесса;
  • повышением эффективности труда производственного и управляющего персонала за счет принятия оптимальных решений на основе своевременной и точной информированности о результатах выполнения основных технологических операций, а также на основе планирования и прогнозирования хода работ.

Критерии оценки достижения целей проекта

В процессе разработки проекта руководством «Евроазиатской энергетической корпорации и разреза «Восточный» были определены следующие критерии оценки достижения целей создания АСОДУ ГТК «Иртыш»:

  • увеличение объемов производства (отработка вскрыши, добыча угля), сокращение (снижение) себестоимости продукции;
  • повышение ритмичности и устойчивости технологического процесса, уменьшение числа смен, характеризующихся невыполнением установленных плановых заданий;
  • увеличение коэффициента использования технологического оборудования;
  • повышение производительности погрузочного и транспортного оборудования;
  • повышение производительности труда производственного персонала;
  • улучшение экономических показателей горнотранспортных и других работ в разрезе (уменьшение затрат на единицу производимой продукции);
  • снижение непроизводительных расходов;
  • повышение готовности погрузочного и транспортного оборудования за счет непрерывного контроля технического состояния и оперативного планирования планово-предупредительных ремонтов и своевременного обеспечения запчастями и расходными материалами.

Основные автоматизированные функции АСОДУ ГТК «Иртыш»

С внедрением АСОДУ ГТК «Иртыш» разрез «Восточный» получил современную информационно-связную инфраструктуру, способную обеспечить автоматизацию технологического процесса добычи угля. Первый этап реализации системы предполагал автоматизацию работы ГТО, занятого на вывозе вскрышной породы и включающего в себя карьерные самосвалы, локомотивосоставы и одноковшовые экскаваторы в разрезе и отвалах. Его выполнение позволило решить следующие основные функциональные задачи:

  • автоматический сбор объективных данных о функционировании ГТО и персонала в масштабе времени, близком к реальному;
  • автоматизированный контроль работы оборудования в режиме реального времени;
  • подготовка данных для автоматизации процесса диспетчерского управления;
  • объективный контроль перемещения вскрышной породы из разреза в отвалы;
  • отображение текущего размещения и состояния горнотранспортного оборудования и инфраструктуры разреза;
  • контроль скорости, маршрутов и графиков движения;
  • распознавание отклонений в работе и генерация сигналов тревог.

Автоматический сбор объективных данных о функционировании ГТО и персонала в масштабе времени, близком к реальному

Средства АСОДУ ГТК «Иртыш» в автоматическом режиме собирают данные о местоположении оборудования, временных составляющих цикла «погрузка – транспортировка – разгрузка», передают их в диспетчерский пункт и регистрируют в базе данных для последующей обработки. Предусмотрена возможность ручного ввода дополнительной информации диспетчерами, машинистами экскаваторов и локомотивосоставов, водителями самосвалов.

Автоматизированный контроль работы оборудования в режиме реального времени

Система обеспечивает контроль и анализ работы оборудования на основе непрерывно поступающих инструментальных данных с мобильного и стационарного оборудования (текущее время, идентификационный номер в системе, местоположение, параметры движения, состояние, характер использования).

Вся информация о работе горнотранспортного оборудования поступает в объединенный центр диспетчерского управления (ОЦДУ). На дисплеях операторов ОЦДУ отображается текущая информация о распределении, местоположении и состоянии ГТО, включая:

  • текущее местоположение с отображением на электронном плане разреза;
  • распределение по экскаваторам (точкам погрузки);
  • распределение по пунктам разгрузки;
  • оперативное состояние (порожний, на погрузке, на разгрузке, в движении с грузом, на стоянке, в аварийном состоянии, на перерыве);
  • вид груза (с какого горизонта вскрыша);
  • текущая производительность каждого экскаватора, локомотива, самосвала в течение смены;
  • ход выполнения основных производственных показателей.

Информация, которая не может быть собрана инструментальными средствами, вводится в систему в ручном режиме. Предусмотрена возможность контролируемой ручной корректировки информации, при которой диспетчер имеет возможность внести окончательные данные для расчетов в ручном режиме с регистрацией времени и ответственного за внесенные изменения.

Подготовка данных для автоматизации процесса диспетчерского управления

 Диспетчерское  управление  добычным и вскрышным комплексом обеспечивает возможность гибкого изменения производственных заданий в процессе выполнения работ в зависимости от реально складывающейся обстановки. Принятый в АСОДУ ГТК «Иртыш» порядок автоматизированного управления транспортным оборудованием позволяет осуществлять динамическое перераспределение по объектам ГТО, пунктам погрузки и выгрузки с минимизацией простоев и обеспечением необходимой интенсивности использования оборудования. Система предусматривает оптимизацию графиков работ по утвержденным критериям. Подготовленные средствами АСОДУ ГТК графики представляются диспетчерам ОЦДУ для принятия окончательного решения и выбора наиболее целесообразного, по мнению специалиста, варианта использования ГТО. На первом этапе реализации системы осуществлен сбор объективных данных о параметрах работы ГТО, необходимых для оценки действующей системы управления и выработки направлений по ее оптимизации. Следует отметить, что получение вышеуказанных данных с необходимой степенью детализации оказалось возможным только в результате внедрения функции автоматического мониторинга работы с использованием современных средств спутниковой навигации.

Объективный контроль перемещения вскрышной породы из разреза в отвалы

Контроль перемещения вскрышной породы производится на основе объективных данных о параметрах работы ГТО, позволяющих формализовать технологический процесс и надежно идентифицировать составляющие его операции, включая операции погрузки и разгрузки, которые служат основой для оперативного учета объемов перемещаемой вскрышной породы из разреза в отвалы самосвалами и железнодорожным транспортом. Определенные средствами системы временные параметры, касающиеся выполнения отдельных операций, уточняются данными автоматизированного обмена информацией между операторами ГТО и могут быть введены или скорректированы диспетчером в случаях, когда они отсутствуют или являются неполными.   

Диспетчеры ОЦДУ имеют возможность контролировать распределение ГТО по экскаваторам на погрузке, пунктам разгрузки, количеству выполненных рейсов (циклов «погрузка-разгрузка»), массе вывезенной из разреза вскрыши, типе горной породы (с какого горизонта), общему количеству рейсов по автомобильному и железнодорожному транспорту за смену или заданный период. Данные представляются применительно к экскаваторам на погрузке и пунктам разгрузки (разгрузка самосвалов производится в приемные бункеры двух камнедробилок, а локомотивосоставов – в тупиках двух отвалов).

Система хранит оперативный архив данных за 30 календарных дней и воспроизводит данные по отработанным сменам в полном объеме. Архивные данные используются для анализа аварийных ситуаций и обучения.

Отображение текущего размещения и состояния горнотранспортного оборудования и инфраструктуры разреза

Отображение касающейся технологического процесса информации производится на индивидуальных мониторах операторов ОЦДУ и широкоформатном групповом мониторе в алфавитно-цифровом и графическом виде с автоматической генерацией сигналов тревог и использованием принятых правил отображения данных, включая цветовое (зеленый цвет – нормальное состояние, желтый – переходное, красный – аварийное). Алфавитно-цифровая информация представляется в виде таблиц, панелей и консоли диспетчера, графическая – в виде электронного ситуационного плана и индивидуальных графиков, относящихся к работе соответствующего диспетчера.

На широкоформатном групповом мониторе отображается электронный ситуационный план, включающий данные о дорожной сети, линиях электропередачи, элементах системы водоотлива, границах разреза и отвалов, объектов инфраструктуры разреза, а также текущее положение горнотранспортного оборудования. Дополнительно на широкоформатный дисплей выводится информация с любого рабочего места диспетчера ОЦДУ, а также данные действующей на разрезе системы видеонаблюдения.

Широкоформатный групповой дисплей представляет собой видео стену, состоящую из 20 жидкокристаллических дисплеев размером 46”, позволяющую отображать произвольные данные с их сменой в автоматическом или ручном режимах. В системе предусмотрено отображение динамически обновляемой постоянной (электронный ситуационный план) и периодически изменяемой (данные от различных диспетчеров и подсистем АСОДУ ГТК) информации. Управление работой видео стены и выбор данных для текущего отображения на ней производятся с выделенного рабочего места оператора ОЦДУ.

Контроль скорости, маршрутов и графиков движения

Контроль скорости, маршрутов и графиков движения подвижного ГТО производится на основе инструментальных данных, поступающих в систему в автоматическом режиме с заданной периодичностью. Периодичность представления данных может быть установлена в процессе работы индивидуально для каждой единицы ГТО в зависимости от конкретных условий. Возможности развернутой на разрезе «Восточный» в рамках реализации АСОДУ ГТК «Иртыш» информационно-связной инфраструктуры и технологической радиосети обмена данными позволяют производить сбор навигационной информации с произвольной периодичностью, но не чаще раза в секунду. Принятые в системе задержки в поступлении данных составляют от нескольких до нескольких десятков миллисекунд, что обеспечивает нормальное функционирование программных средств, предназначенных для обеспечения автоматизированного диспетчерского управления и оптимизации технологических процессов, с учетом реально складывающейся обстановки.

Скорость перемещения подвижного ГТО контролируется в реальном масштабе времени с учетом принятых ограничений для сети железнодорожных путей и автомобильных дорог, а также вида горнотранспортного оборудования. В случае превышения заданного ограничения в скорости движения, бортовой терминал оператора ГТО генерирует сигнал тревоги в виде звукового сообщения и индикации на мониторе. Факт нарушения скоростного режима фиксируется в базе данных для дальнейшего использования при подведении итогов работы.

Маршрут движения для каждой подвижной единицы ГТО формируется средствами системы на основании плана работ и с учетом его текущих изменений. Контроль маршрута движения производится с целью исключения ошибочного перемещения самосвала или локомотивосостава на погрузку, разгрузку или в пункт выполнения технологических операций.

Выполнение графика работ производится автоматически на основе заданных параметров, определенных технологическими картами и единым технологическим процессом. 

Распознавание отклонений в работе и генерация сигналов тревог

В АСОДУ ГТК «Иртыш» реализуется автоматическое распознавание отклонений в работе, которое основывается на непрерывном контроле времени выполнения операций погрузки и разгрузки, перемещения между пунктами погрузки и разгрузки, а также выполнения технологических операций и предусмотренных графиком работ простоев для каждой единицы ГТО. Строгая формализация выполняемых операций и разработанные специалистами разреза нормативные показатели позволяют выявлять отклонения в работе в масштабе времени, близком к реальному. Это обеспечивает возможность своевременной реакции диспетчера на происходящие события и существенное сокращение простоев по причинам сбоев в работе.

В случае выявления отклонения система автоматически генерирует сигнал тревоги, который доводится по каналам интегрированной технологической информационной сети до всех заинтересованных пользователей в соответствии с принятыми разграничениями ответственности. Разграничение ответственности в системе выполнено с учетом имеющихся возможностей пользователей по реагированию на соответствующие возникающие отклонения.

Таким образом, современная Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления горнотранспортным комплексом разреза позволяет реализовать надежную и гибкую схему управления технологическим процессом добычи и транспортировки полезных ископаемых, обеспечив рост производственных показателей и повышение безопасности выполняемых работ. Современные системы данного типа, использующие последние достижения в области информационных технологий, средств обмена данными и навигации, являются эффективным средством повышения производительности труда и сокращения себестоимости продукции. Внедрение таких систем может быть рекомендовано в качестве одного из ключевых направлений технического перевооружения горнодобывающих предприятий.

30.03.2024
Техническое извещение 16. Радиоканал в управлении наземными подвижными роботами
В разделе "Технологические сети" технического бюллетеня вышло новое Извещение 16. В настоящем техническом извещении представлена краткая информация...
31.01.2024
Выпуск 29 часть 2. Технологическая радиосеть обмена данными для лесного хозяйства
Вышла новая статья Технического бюллетеня Выпуск 29 часть 2. Технологическая радиосеть обмена данными для лесного хозяйства. которая продолжает...
27.12.2023
Новый партнер АО "ЦНИИМФ"
В декабре 2023 года заключено соглашение о сотрудничестве между АО «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и...
27.12.2023
Первая отечественная радиотехническая платформа "Гепард"
Специалистами ООО «Независимый центр перспективных разработок» (НЦПР) ведется разработка первой отечественной радиотехнической платформы «Гепард»,...