Спутниковые системы для маркшейдерских работ и управления горно-транспортным оборудованием на карьерах

GPS — СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА С УНИКАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Cистема глобального определения местоположения обьектов ( Global Positioning System — GPS) была разработана в конце 70-х годов Министерством Обороны США первоначально для военных целей, но с 1983 года была открыта для гражданского использования. Система GPS обеспечивает непрерывный круглосуточный доступ в любую точку земного шара и позволяет производить одновременное определение трехмерных координат объектов, скорости их движения и высокоточного времени.

В основу определения местоположения с помощью GPS положен принцип спутниковой дальнометрии. Система состоит из 24 спутников, которые вращаются вокруг Земли на высоте 20000 км. Спутники непрерывно излучают сигналы, по времени распространения которых от каждого видимого спутника до наземного приемника вычисляется дальность. Поскольку на любой момент времени положение всех спутников известно, то для определения координат и точного времени GPS-приемнику достаточно измерить дальности до 4 спутников. На открытой местности одновременно принимаются сигналы от 6 до 9 спутников, что позволяет определять местоположения объектов с высокой надежностью и точностью даже в пунктах с незначительными препятствиями.


Выносной навигационный дисплей GPS

На точность определения координат влияет много факторов. В настоящее время точность автономного определения координат колеблется от десятков до ста метров, однако в дифференциальном режиме работы ( т.е. с использованием данных базового приемника, находящегося на известном пункте) точность значительно возрастает — она варьируется от нескольких метров до единиц миллиметров в зависимости от класса оборудования и методики работ. При этом периоды наблюдений могут составлять от нескольких минут до долей секунд, что позволяет определять точные координаты даже быстродвижущихся объектов.

Высокая точность и скорость определения трехмерных координат в единой системе в любое время и погоду и отсутствие требования прямой видимости между пунктами привели к активному внедрению GPS-аппаратуры в различных отраслях, в том числе в маркшейдерском деле и системах диспетчеризации.

GPS СИСТЕМЫ ФИРМЫ TRIMBLE

Фирма TRIMBLE одна из первых освоила массовый выпуск GPS- приемников и систем с разнообразными эксплуатационными и точностными характеристиками для применения в различных сферах хозяйственной деятельности. Компактные и защищенные GPS-приемники используются в морском и авиационном деле для точной навигации. Миниатюрные платы с выносными антеннами устанавливаются на транспортных средствах для организации систем управления и диспетчеризации. Высокоточные приемники применяются в топографо-геодезических работах для создания картографического обоснования. Используя последние достижения спутниковой технологии, операторы оборудования могут определить свое местоположение с сантиметровой точностью прямо в реальном масштабе времени, например, при установке бурового станка на точку бурения без ее предварительной разметки.

Оснащение автоматизированными средствами сбора информации маркшейдеров, геологов, бурильщиков на горнодобывающих предприятиях позволит отобразить реальное состояние всех циклов работ и перейти на новый уровень управления производством.

Использование дополнительных программных средств даст возможность решать задачи диспетчеризации перемещения горно-транспортного оборудования — самосвалов, экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков и др., с отображением их в реальном времени на мониторе в едином диспетчерском центре.

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНЯ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ

ОБОРУДОВАНИЕМ

Фирма TRIMBLE производит один из самых высококачественных GPS-комплексов для маркшейдерских работ — приемники серии 4000. С их помощью маркшейдеры с высокой точностью (1: 500 000 и выше) выполняют сгущение геодезических сетей на карьере с необходимой плотностью. Комплект оборудования на их основе — GPS Total Station — позволяет получить такую же точность в реальном времени и повысить производительность работ в 1.5 — 2 раза по сравнению с традиционными геодезическими методами. Работа может выполняться как в государственной, так и в местной системе координат карьера. При этом маркшейдеры могут легко решать и традиционные задачи, такие, как вынос различных объектов в натуру или подсчет объемов земляных работ.

При меньших требованиях к точности можно использовать приемники серии PathFinder. Приемник ProXL из этой серии обеспечивает субметровую точность плановых и высотных координат каждую секунду измерений. Этим приемником удобно проводить текущий мониторинг объемов выработки или периодические измерения на бортах карьера. Помимо автоматической записи координат маркшейдер может вводить любую описательную информацию на русском языке во внутренюю память приемника, что исключает возможность ошибки соответствия данных. Точность приемника можно повысить до 10 сантиметров при применении в геофизических работах по съемке разведочных скважин.


Разбивка объекта в режиме RTK

Опыт работы компании TRIMBLE в области технологии систем управления механизмами позволил лучше выявить основные принципы и методики, необходимые для решения практически любой проблемы интеграции GPS. Специальное программное обеспечение включает в себя трехмерное моделирование поверхности карьера и комплексную CAD-систему и позволяет логически перенести запланированные проекты из камеральных условий в полевые.

Приведем краткую информацию по некоторым направлениям использования спутниковых систем в горной промышленности.

Управление буровыми станками

Управление буровыми станками с помощью GPS позволяет повысить как точность, так и производительность бурения. Система управления работает круглосуточно независимо от погодных условий. Буровые станки могут передвигаться по запланированной сетке бурения без необходимости ее предварительной разметки на местности. Точные координаты скважин могут быть включены в состав данных мониторинга буровых работ для создания подробных итоговых отчетов.

Управление экскаваторами и погрузчиками

Установка на борту экскаваторов и погрузчиков систем управления, обеспечивающих сантиметровую точность, исключает дорогостоящие работы маркшейдерских бригад по разметке местности. Машинисты могут выдерживать проектные отметки, используя точную визуальную информацию на специальных дисплеях. Поскольку GPS- приемник определяет точное местоположение ковша, информация о границах выработки и о структуре рудного тела может автоматически поступать в единую систему управления карьерными работами. Возможность точного управления погрузочной техникой позволяет произвести оценку наиболее экономичных параметров забоя.

Управление землеройными машинами

Знание точного местоположения отвала бульдозера позволяет существенно снизить стоимость работ, связанных с разработкой и рекультивации участков. Действия машинистов бульдозеров и грейдеров могут управляться без необходимости выноса в натуру проектной поверхности или переделки работ. Это сэкономит дорогостоящее время и топливо, а также повысит качество работы и отчетной документации. Работы по рекультивации проводятся с минимальными затратами, при этом гарантируется упорядоченное наложение нижних и верхних слоев почвы.

Журнал "Горная Промышленность" №1 1996, стр.16