Радиосвязь под землей. Проблемы и пути решения
А.Е.Капаев, зам. начальника отдела системных проектов ЗАО «Компания «Информационная Индустрия»
Е.А.Котова, маркетолог ЗАО «Компания «Информационная Индустрия»
Организация надежной системы связи на предприятиях добывающей промышленности – это жизненная необходимость для управления важнейшими производственными процессами, в том числе и для обеспечения промышленной безопасности.
К сожалению, в настоящее время по данным доклада Госгортехнадзора России «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации» отставание по реконструкции и техническому перевооружению предприятий нашей страны по-прежнему нарастает (в том числе и в плане организации связи: многие шахты продолжают работать на декадных или координатных АТС 1960-х годов). А отсутствие надежной горноспасательной связи (телефонная связь нарушается, отделений для организации связи не хватает, высокочастотная связь не всегда надежна) отнесено к основным проблемным вопросам обеспечения промышленной безопасности и боеготовности ВГСЧ.
Между тем, применение современных средств коммуникации не только значительно повышает безопасность труда, но и способствует оптимизации рабочего процесса, снижению затрат человеческих ресурсов, а также увеличивает коэффициент полезного действия горно-шахтного оборудования за счет сокращения простоев. В некоторых случаях временные затраты могут быть сокращены до 30–50% за счет наличия постоянной голосовой связи. Возможность оперативно получать информацию о ходе выполнении работ значительно снижает вероятность возможных производственных ошибок и нарушения технологии производства работ, а также позволяет оптимизировать координацию проведения спасательных операций.
Сравнительные характеристики систем радиосвязи для горнодобывающей промышленности
Данная статья посвящена вопросам организации подземной связи на горно-добывающих предприятиях и рассматривает ряд существующих решений в области организации связи в тоннельных и шахтных условиях.
Требования к системе связи в шахтах
На сегодняшний день основные требования, предъявляемые современными предприятиями добывающей промышленности к системе горно-подземной связи, таковы:
• соответствие требованиям Госгортехнадзора России к применению на шахтах, в том числе опасных по газу и пыли;
• обеспечение персонала шахт надежной и качественной связью на всей протяженности выработок;
• обеспечение работы систем теленаблюдения, передачи данных, сбора телеметрической информации, персонального радиовызова;
• своевременное оперативное оповещение об аварийных ситуациях;
• простота в установке и обслуживании;
• длительный срок эксплуатации и ремонтопригодность в местных условиях.
Технологии для создания систем связи под землей
К сожалению, в настоящее время не существует готового решения, полностью соответствующего всем требованиям. Для организации связи под землей используются многочисленные системы, и как правило, некоторые из них устанавливаются параллельно.
В соответствии с требованиями «Правил безопасности в угольных шахтах» (РД 04-94-95) каждая шахта должна быть оборудована следующими видами связи:
• системой телефонной связи;
• системой общешахтного аварийного оповещения;
• средствами общешахтной и местной технологической радиосвязи.
Телефонная связь
Согласно данным требованиям стационарные телефонные аппараты в обязательном порядке должны устанавливаться на всех эксплуатационных участках, основных пунктах откатки и транспортирования грузов, на всех пунктах посадки людей в транспортные средства, во всех электромашинных камерах, ЦПП, распределительных пунктах напряжения 1200В, у стволов, в складах взрывчатых материалов, в здравпунктах, в выработках подготовительных горизонтов, а также выработках подготовительных участков и в местах, предусмотренных планом ликвидации аварий.
Аварийное оповещение
Система общешахтного аварийного громкоговорящего оповещения в горных выработках должна обеспечивать:
• оповещение об аварии людей, находящихся под землей;
• прием на поверхности сообщения об аварии, передаваемого из шахт;
• ведение переговоров и передачу указаний, связанных с ликвидацией аварий, с автоматической записью на магнитофон.
Технологическая радиосвязь
Для обеспечения решения всех современных задач по организации связи возможностей перечисленных выше систем, обязательных для установки, недостаточно. В связи с особенностями распространения радиоволн современные системы подвижной радиосвязи до недавнего времени под землей практически не использовались. Но в настоящее время, благодаря техническому прогрессу, построение системы подземной радиосвязи стало возможным. Такие системы значительно дополняют и расширяют функции существующих решений. Одна из технологий, обеспечивающих саму возможность распространения радиоволн в подземных условиях – применение излучающего кабеля (излучающий кабель – это коаксиальный радиочастотный кабель, во внешнем проводнике которого имеются отверстия. Благодаря этим отверстиям, электромагнитное поле существует не только внутри, но и снаружи кабеля, поэтому он одновременно выполняет функции передающей линии, транслирующей сигнал от заданного места и приемо-передающей антенны. Для компенсации затухания сигнала в кабеле используются усилители. Электропитание линейных усилителей, как правило, осуществляется по излучающему кабелю. Таким образом, при использовании линейных усилителей питания и внешних источников возможно создание кабельных сетей большой протяженности).
В настоящее время системы на базе излучающего кабеля получили наиболее широкое распространение в качестве решения по организации подвижной радиосвязи на шахтах и рудниках добывающих предприятий по всему миру.
Подвижная радиосвязь с передачей сигнала по излучающему кабелю подходит для организации связи в сложных многоуровневых тоннелях и шахтах и обеспечивает надежную связь в пределах выработок. В системе могут быть использованы только взрывозащищенные абонентские устройства.
Создаваемые транспортные распределительные сети на базе излучающего кабеля являются основой для развертывания в подземной части рудников и шахт различных типов систем:
• оперативно-диспетчерского управления;
• радиотелефонной связи;
• промышленного телевидения;
• персонального радиовызова;
• разнообразных систем контроля и управления технологическими процессами (определения местоположения персонала и техники, управления системой вентиляции, водоотливом, атмосферного контроля и т. д.).
Сравнительный анализ современных систем
горно-подземной радиосвязи
В России на сегодняшний момент известны системы канадских и австралийских производителей: MCA 1000 производства MineCom Australia, Flexcom канадской компании Mine Radio Systems, системы Ranger Leaky Feeder и MultiCom австралийской компании Varis Mine Technology.
Все перечисленные системы предназначены для организации оперативной диспетчерской радиосвязи в шахтах и подземных рудниках. В то же время каждая из систем может быть использована для передачи данных, характер которых и необходимые скорости передачи определяются наличием телекоммуникационных подсистем у заказчика. Сравнительные характеристики систем радиосвязи представлены в таблице.
Следует отметить, что требования к оборудованию, размещаемому в шахтах, в нашей стране значительно жестче, чем действующие в большинстве зарубежных стран. В связи с этим получение разрешительных документов на компоненты оборудования затруднено. Системам иностранного производства в большинстве случаев требуется дополнительная доработка источников питания. Для системы MCA1000 производства MineCom Australia специалистами компании-дистрибьютора «Информационная Индустрия» был доработан блок питания для применения в шахтах, опасных по газу и пыли. Только после этого система была признана полностью соответствующей требованиям, предъявляемым к взрывозащищенному оборудованию Системой Стандартов по безопасности труда в промышленности, «Правилами безопасности в угольных шахтах» и «Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземных способом».
Практика использования систем
горно-подземной радиосвязи в России
В настоящее время в нашей стране действует только одна система горно-подземной радиосвязи на базе излучающего кабеля – MCA1000 – развернутая ЗАО «Компания «Информационная Индустрия» для ОАО «ГМК «Норильский Никель» (подробнее о системе см. «Горная Промышленность» №2·2003 г.). Необходимость создания такой системы определена особенностями производства на добывающем предприятии, когда возникновение аварийных ситуаций или просто неблагоприятные погодные условия ведут к потере управляемости подразделениями и персоналом и приводят не только к материальным потерям, но и человеческим жертвам. Развернутая система горно-подземной радиосвязи MCA1000 охватывает единой радиотелефонной связью как подземные горизонты рудников, так и объекты на поверхности, обеспечивает интеграцию с УАТС, а также предоставляет подземным пользователям широкий спектр услуг, характерных для полнофункциональной транкинговой системы протокола MPT 1327. Введение системы в эксплуатацию позволило обеспечить всех рабочих рудника надежной радиосвязью с возможностью выхода в единую радиотелефонную сеть. Кроме того, созданная подземная инфраструктура является универсальной средой для передачи аналоговой и цифровой информации в целях обеспечения сбора телеметрической информации, передачи данных и сигналов телеуправления, реализации в системе функций промышленного телевидения, пейджинговой связи, определения местоположения персонала и техники и многое другое.
По оценкам технических специалистов управления диспетчеризации предприятия за год эксплуатации только первой очереди системы MCA1000 были достигнуты следующие технико-экономические показатели:
• улучшена общая организация работ и оптимизирован процесс управления;
• простои горно-шахтного оборудования сокращены до 30%;
• увеличена производительность труда за счет более эффективной координации действий горных мастеров;
• улучшена безопасность труда шахтеров и многое другое.
Одно из немаловажных достоинств развернутой системы – использование протокола MPT 1327. К настоящему времени системы протокола MPT1327, благодаря высоким технико-экономическим показателям, хорошо зарекомендовали себя и широко используются в государственных силовых структурах, на многих промышленных и транспортных предприятиях.
Эти факторы в значительной степени повлияли на решение о дальнейшем развитии сети связи: в настоящее время на рудниках «Октябрьский» и «Таймырский» ГМК «Норильский Никель» проводятся работы по расширению системы горно-подземной радиосвязи.
