Настоящее и будущее многофункциональной системы безопасности FLEXCOM
Игорь Зальт, технический директор SIA Akvarius (официальный представитель The PBE Group в странах СНГ)
Многофункциональная система безопасности (МСБ) FLEXCOM используется и развивается на угольных шахтах и рудниках стран СНГ с 2003 года. В настоящее время система FLEXCOM в разных вариантах эксплуатируется на 47 предприятиях – от Воркуты до Чукотки и Казахстана.
Изначально система FLEXCOM строилась на оборудовании канадской фирмы Mine Radio Systems (MRS). В настоящее время, после объединения нескольких компаний под именем PBE Group система получила мощное развитие за счет использования технических решений фирм Pyott Boone Inc. (США) и SIA Akvarius (Латвия). Традиционно особое внимание уделялось использованию системы во взрывоопасной среде на угольных шахтах, по этой причине подавляющее большинство оборудования системы спроектировано и сертифицировано под жесткие требования российских стандартов взрывобезопасности.
Основные функции многофункциональной системы безопасности (МСБ) FLEXCOM
Исторически первой базовой функцией системы было обеспечение оперативной радиосвязью персонала, работающего под землей. Подистема «Радиосвязь» базируется на использовании излучающего кабеля, прокладываемого в горно-подземных выработках и оконечных/выносных антеннах, обеспечивающих радиопокрытие на дистанциях до 300–400 м от точки расположения антенны. Возможно также развертывание базовых станций системы и на поверхности. Подсистема обеспечивает радиосвязь персонала, оснащенного портативными радиостанциями, между собой, с диспетчером шахты и выход на сеть производственно-технологической связи. Каналы подсистемы «Радиосвязь» МСБ FLEXCOM обеспечивают работу как радиостанций VHF, так и цифровых стандарта DMR. Наличие оперативной устойчивой радиосвязи позволяет решать множество задач – как производственных, так и возникающих в аварийных ситуациях.
Наряду с функцией голосовой радиосвязи для обеспечения безопасности ведения подземных работ в МСБ FLEXCOM предусмотрены подсистемы «Позиционирование» и «Оповещение». Угольные шахты оснащаются такими подсистемами уже более 10 лет, а для рудников дооснащение такими подсистемами становится обязательным только сейчас. Оповещение персонала и точное знание, где находятся люди, является решающим фактором при проведении эвакуационных и спасательных работ.
Данные подсистемы базируются на использовании радиометок, размещаемых, как правило, в индивидуальных светильниках персонала и на траспортных средствах. В подземных выработках устанавливаются считывающие устройства, образующие сеть контролируемых зон. Считывающие устройства подключаются к каналу передачи данных излучающего кабеля и пользуются всей готовой инфраструктурой излучающего кабеля, включая электропитание. В системе предусмотрены и автономные считыватели, не подключамые к системе передачи данных, но обеспечивающие накопление информации и выдачу квитанций-подтверждений о прохождении заданных мест.
Оповещение персонала может осуществляться как групповыми сигналами, например «Эвакуация», так и индивидуальными. Используются два канала передачи сигналов оповещения – через считыватели и пейджинговый. Это обеспечивает как резервирование, так и возможность зонирования, например, передача сообщения о необходимости связаться с диспетчером первому же работнику, оказавшемуся в заданной зоне. Система позиционирования может также оснащаться считывателями меток других типов. Например, при слежении за маршрутами нескольких тысяч вагонеток использование на них обычных меток, требующих электропитания, практически нереально. В подобых случаях используются пассивные метки и соответствующие опциональные модификации считывателей. Считыватели также могут дооснащаться периферийными субконтроллерами, которые содержат гальванически развязанные дискретные входы-выходы и интерфейсы RS422/485. Такие субконтроллеры позволяют подключать шахтное оборудование и обеспечивать управление и отображение его состояния на рабочих местах на поверхности. Эти субконтроллеры также могут быть запрограммированы на самостоятельное выполнение функций, например, управление весами, светофорами , блокировкой конвейеров, откаток и т.д. Каналы передачи данных, обеспечиваемые излучающим кабелем, могут быть предоставлены и для подключения стороннего оборудования через физические интерфейсы RS485, RS422, RS232.
Для работы в составе системы разработаны и выпускаются несколько типов радиометок позиционирования-оповещения. Они разрабатывались, как под разные конструктивы головных светильников и траспортных средств, так и с разными функциональными возможностями. Кроме базовой функции позиционирования-оповещения на считывателях, метки могут содержать пейджинговый приемник канала оповещения по всей зоне радиопокрытия, автономную батарею питания, узлы сопряжения с оборудованим сторонних производителей (передача данных с газоанализатров, бортовых компьютеров транспортных средств и т.д.). Метки транспортных средств также могут обеспечивать функции управления шлюзами, стрелочными переходами и т.п. Метка, расположенная в индивидуальном светильнике, также может иметь радиоинтерфейсы, работающие на ультранизких частотах 8/35 KHz, по которым с помощью специального поискового прибора SU Helian обеспечивается локализация человека в завале. Контроль исправности меток, находящихся в системе, а также их диагностику и привязку к персоналу обеспечивает подсистема «Ламповая».
Диалоговые окна Мультиинтерфейсной Точки Доступа, подсистемы «Оптическая сеть»
Дальнейшим развитием МСБ FLEXCOM в сторону ее большего использования для целей, в том числе и АСУ ТП, явилась интеграция в нее оптических каналов передачи данных. Система оптической передачи данных строится по топологии нескольких (типичный минимум – 4) оптических колец. Такая топология позволяет иметь многократное резервирование, обеспечиваемое как дублированием колец, так и тем, что собственно кольцо при однократных повреждениях остается работоспособным на 100%.
Оптические соединения в кроссах выполняются на быстромонтируемых соединителях, не требующих ни сварочных работ, ни громоздкого оборудования. При этом обеспечивается срок службы соединения не менее 20 лет. А с учетом реализуемой топологии сети и проектных решений, ограничивающих максимумы длин сегментов до нескольких километров, что создает многократный запас по затуханию в линии, срок службы оптического соединения значительно больше. Ключевой элемент подсистемы «Оптическая сеть» – это Мультиинтерфейсная Точка Доступа (Multiple Access Points, MAP), которая имеет в своем составе:
- оптический кросс;
- Ethernet коммутатор c 100Base-FX WDM (оптические) и 100Base-TX интерфейсами;
- контроллер содержащий расширитель 100Base-TX Ethernet портов, преобразователи интерфейсов RS485/422, дискретные входы-выходы, периферийные модули (например, интерфейсы 0/4…20mA, радиоинтерфейсы и т.д.), табло индикации.
В рудничном исполнении Мультиинтерфейсная Точка Доступа может быть также дополнительно оснащена:
- Wi-Fi роутером/точкой доступа;
- VoIP Шлюзом для подключения телефонных аппаратов;
- двумя каналами усилителей громкоговорящего оповещения;
- оборудованием сторонних производителей, монтируемым на DIN рейку и подключаемым по интерфейсам 100Base-TX, RS485, RS422, RS232.
Наличие высокоскоростных каналов передачи данных позволило не только организовать дублирование имеющихся в излучающем кабеле каналов передачи данных, но и обеспечить принципиально новые возможности. Одна из таких возможностей – использование в подсистеме «Видеонаблюдение» цифровых IP видеокамер, работающих в форматах HD и FullHD, вместо ранее применяемых аналоговых видеокамер.
К оптической сети также подключаются и усовершенствованные считыватели системы позиционирования, которые, сохраняя совместимость с другим оборудованием, при подключении к оптической сети позволяют использовать возможности высокоскоростного доступа. Наличие на этих считывателях сменных радиоинтерфейсов и слотов для установки модулей расширения позволяет реализовать на их базе более сложные задачи. В частности, использование цифровых радиоинтерфейсов стандарта IEEE 802.15.4 обеспечит для подсистемы позиционирования персонала возможность за счет измерения сдвига фаз точно определять расстояние до считывателя. А для мобильных устройств это позволит организовать передачу данных c использованием протоколов BlueTooth, 6LoWPAN (Low power Wireless Personal Area Network) , ZigBee. На аппаратной платформе FLEXCOM строятся также системы аэрогазового контроля, вентиляции, дегазации, водоотлива, электроснабжения, пожаротушения, управления конвейерным транспортом и другие системы, обеспечивающие контроль и управление различными технологическими процессами.
Одна из подсистем безопасности, входящих в состав МСБ FLEXCOM – подсистема предотвращения столкновений (коллизий), позволяющая предупреждать водителей транспортных средств и персонал о сближении или приближении к опасной зоне.
Программное обеспечение верхнего уровня МСБ FLEXCOM обеспечивает эффективную интеграцию всех подсистем, а также сбор, обработку, хранение и предоставление информации на рабочих местах диспетчеров, операторов, главных специалистов и инспекторов, предоставление данных для других информационных систем. С помощью ПО МСБ FLEXCOM можно организовать построение больших интегрированных автоматизированных систем управления технологическими процессами предприятия, обеспечить дистанционное управление, визуальное представление информации в реальном времени с формированием отчетов о состоянии технологических процессов. ПО МСБ FLEXCOM имеет модульную клиент-серверную архитектуру, объединяющую различные программные модули. Для большинства рабочих мест используются WEB-интерфейсы. Дополнительные функции могут разрабатываться и добавляться и по желанию заказчика в соответствии с его требованиями, а также под оборудование сторонних производителей.
