Роботизированные технологии добычи полезных ископаемых рождаются в недрах инновационного цента Сколково
Д.А. Клебанов, директор по развитию, ООО «ВИСТ Групп» (Москва)
М.А. Макеев, руководитель проекта, ООО «ВИСТ Групп» (Москва)
Добыча полезных ископаемых с каждым годом ведется все в более сложных и опасных горногеологических и климатических условиях. Разработка месторождений в условиях Крайнего Севера, пустынных и горных регионах с недостаточно развитой социальной инфраструктурой существенно осложняет участие человека в технологических процессах добычи полезных ископаемых, создает проблемы подбора высококвалифицированного персонала и другое. В этих условиях особую значимость приобретает проект «Интеллектуальный карьер», то есть создание системы автоматизированной и роботизированной добычи полезных ископаемых, обеспечивающих такую степень автоматизации горнотранспортного оборудования, при которой горная техника частично или полностью работает без водителей и операторов. Сегодня все чаще возникают потребности в использовании роботизированной и беспилотной техники для добычи и транспортировки полезных ископаемых.
Развитие технологий беспроводной передачи данных, спутниковых навигационных систем, микропроцессорной техники позволило только несколько лет назад создать рабочие образцы роботизированной горной техники, управляемой удаленно или автономно.
Проект «Интеллектуальный карьер» представляет собой новый этап в развитии автоматизированных систем управления горнотранспортными комплексами. К одной из таких систем относится система управления «КАРЬЕР», разработанная российской компанией «ВИСТ Групп» при научно-методическом участии ФГБУН ИПКОН РАН. Эта система уже более 10 лет успешно внедряется и применяется в железорудных, угольных, золотодобывающих компаниях, компаниях по добыче цветных металлов России, Украины, Казахстана и Монголии. В 2009 году система «КАРЬЕР» была отмечена Премией Правительства РФ в области науки и техники.
Проект отражает мировую тенденцию развития горных технологий. Создание системы «Интеллектуальный Карьер» будет способствовать ускоренному развитию и активному использованию современных технологий в области высокоточной спутниковой навигации ГЛОНАСС, беспроводной высокоскоростной передачи данных, программного обеспечения, робототехники и промышленной электроники, что приведет к укреплению научного и инженерного потенциала России. «Интеллектуальный карьер» – комплексный инновационный проект, для реализации которого необходимо объединить усилия научного сообщества, производителей горной техники, горнодобывающих предприятий, Минэнерго России, Ростехнадзора, представителей властей горнодобывающих регионов. На сегодняшний день сформулированы основные принципы и этапы реализации проекта «Интеллектуальный карьер». Подписаны соглашения с БЕЛАЗ о создании полигона по отработке роботизированных технологий использования горно-транспортного оборудования. Аналогичное соглашение подписано и с заводом-производителем карьерных экскаваторов производства «ИЗ-КАРТЭКС». В 2011 году успешно проведены первые демонстрационные испытания дистанционно управляемого карьерного самосвала. Для координации и научного руководства проекта образована межведомственная секция «Интеллектуальное горное предприятие» Научного совета по горным проблемам РАН под руководством академика РАН К.Н. Трубецкого. Проект «Интеллектуальный карьер» в 2011 году получил поддержку Фонда «Сколково» по кластеру IT-технологий. Согласованы пилотные проекты по реализации роботизированных линий грузоперевозок на предприятиях ОАО «СУЭК» и ОАО «ХК «СДС-уголь», ведутся переговоры о пилотном проекте с ОАО АК «АЛРОСА».
На этапе пилотных проектов будет реализована роботизированная перевозка самосвалами горной массы по фиксированному маршруту, соединяющему стационарные погрузочный пункт и бункер на обогатительной фабрике (см. рисунок). На следующем этапе будет реализована роботизированная перевозка самосвалами горной массы между экскаваторами и пунктами разгрузки (отвалами) без оснащения дистанционным управлением экскаваторов и другой техники. Здесь в отличие от первого этапа, погрузка самосвала будет осуществляться экскаватором; разгрузка – на отвале или складах; постоянно меняется цифровая модель, граф дорог, координаты погрузки и разгрузки. Самосвал движется автоматически по дорогам, манёвры и подъезд до пункта погрузки и разгрузки осуществляются при дистанционном управлении.
На заключительном этапе будет реализована роботизированная перевозка самосвалами горной массы между экскаваторами и пунктами разгрузки (отвалами) с дистанционным управлением экскаваторами и бульдозерами и другой карьерной техникой.
Одним из наиболее сложных, творческих и наукоёмких компонентов проекта является программное обеспечение. От эффективности построения и работы программного обеспечения во многом зависит эффективность проекта в целом. Именно поэтому проект создания алгоритмов и программного обеспечения системы «Интеллектуальный карьер» разрабатывается в рамках кластера «Информационные технологии» Фонда «Сколково». Разработка программного обеспечения системы по проекту «Интеллектуальный карьер» во многом базируется на программнно-алгоритмических средствах системы автоматизированного управления и мониторинга горнотранспортного комплекса, ключевым программным модулем которой является система «Автоматической диспетчеризации» для оптимизации и оперативного управления техникой карьера. Данное программное обеспечение оптимально распределяет самосвалы в начале смены в соответствии с заданными стратегиями (набором критериев с весовыми коэффициентами, например, производительность – 0.6, качество – 0.2, минимальные очереди – 0.2) и текущими возможностями горнотранспортного оборудования. Автоматически перераспределяет самосвалы в течение смены при изменении условий работы карьера/оборудования, поломках и т.п. Обеспечивает работу самосвалов в открытом цикле с автоматическим управлением и позволяет оперативно контролировать и управлять качеством полезных ископаемых на перегрузочных складах. Водителю голосом озвучиваются сообщения от системы о том, к какому экскаватору он должен ехать после разгрузки.
Следует отметить, что многие технологии уже в процессе разработки и выполнения этапов работ по проекту найдут применение на горнодобывающих предприятиях. В настоящее время базисом для реализации проекта являются внедряемые системы предотвращения столкновений на основе радаров и видеокамер, системы высокоточной навигации ГЛОНАСС/GPS для буровых станков и экскаваторов. Реализовано комплексное решение по эффективному и безопасному управлению железнодорожными перевозками, основанное на программном обеспечении АСУ ГТК и Микропроцессорной системе управления устройствами сигнализации, централизации и блокировки (МСУ СЦБ) ж.-д. станций и перегонов, а также проект по созданию единой центральной ж.-д. диспетчерской. Реализована система, позволяющая автоматизировать нарядную систему, систему промышленной безопасности, систему производственного и систему управления охраной труда, а также оценивать и управлять рисками.
Вышеописанные достижения и наработки, уже внедряются на горнодобывающих предприятиях России, это позволяет полагать, что проект будет успешно реализован в кратчайшее сроки, а горнодобывающая отрасль России перейдет на новые уровни эффективности и безопасности горных работ, используя отечественные инновационные разработки.
