Связь для горнодобывающих предприятий, и не только

В наши дни предприятия горнодобывающей промышленности, где доселе редко можно было встретить современные средства коммуникаций, стремятся первыми внедрить новые технологии и развернуть современные системы радиосвязи, заменяя морально и физически устаревшее телекоммуникационное оборудование, чтобы повысить оперативность управления технологическими процессами и обеспечить персонал подвижной связью.

Большие вложения в развитие автоматизации и связи всецело оправдывают себя: благодаря этим средствам улучшается процесс добычи и переработки полезных ископаемых, обеспечивается оперативная связь с филиалами, периферийными офисами и шахтами, осуществляется контроль над работой персонала.

Профиль клиента
Компания: Заполярный филиал "ГМК "Норильский никель" Местонахождение: Таймыр Руководитель: Александр Морозов, начальник эксплуатационно-технологического управления по радиосвязи Проблема: Требовалась система наземной и подземной подвижной радиосвязи, отвечающая условиям работы в подземных выработках

Профиль партнера
Компания: «Информационная Индустрия» Местонахождение: Москва Решение: Построение системы связи на руднике «Октябрьский» на базе оборудования транкинговой системы Taitnet (протокол МРТ1327) и системы подземной радиосвязи МСА1000

Рудник «Октябрьский»

"Октябрьский" — самый крупный рудник в составе ОАО «Горнометаллургическая компания «Норильский никель» (он входит в структуру Заполярного филиала ГМК). Первая очередь рудника принята в эксплуатацию в 1974 году, последняя — в 1985 году. С 1987 года рудник работает на проектных объемах добычи руды, с целью восполнения выбывающих мощностей ведется строительство новых выработок. Геологические запасы богатых руд обеспечивают деятельность рудника при предполагаемом объеме добычи более 20 лет, а медистых руд — на значительно больший срок.

Работу рудника обеспечивают 11 стволов диаметром от 6 до 8 м. Глубина горных работ достигает 1100 м, глубина стволов — 1206 м.

В апреле 2002 года на руднике «Октябрьский» завершено строительство первой очереди интегрированной системы наземной и подземной радиосвязи. В мае первая очередь системы сдана в эксплуатацию. Развертыванием системы занималась компания «Информационная Индустрия», которая давно «осваивает» Норильский промышленный регион: за прошедшие шесть лет ею построены системы связи различного назначения не только для ГМК «Норильский никель», но и других предприятий Таймырского автономного округа.

ЗАО «Компания «Информационная Индустрия» http://www.informind.ru

Компания создана в 1993 году. Системный интегратор, работающий в секторе профессиональной подвижной связи. Ключевые для компании направления — это построение транкинговых систем радиосвязи на базе стандарта TETRA и протокола МРТ 1327; создание систем широкополосного беспроводного абонентского доступа по технологии TDMA/FDD и CDMA; построение систем горно-подземной радиотелефонной связи на основе излучающего кабеля, систем узкополосного беспроводного абонентского доступа стандарта DECT, систем наблюдения, управления, сбора данных и АСУ технологических процессов на основе SCADA-систем. «Информационная Индустрия» производит собственное оборудование: комплекс для ремонта и настройки пейджеров, импульсные источники питания для стационарных радиостанций, устройства для базового оборудования многоканальных систем радиосвязи и т. д. За разработку речепреобразующих устройств (маскираторов речи) "Информационная Индустрия" первой из российских компаний получила статус Motorola Application Partner. Еще одна разработка компании — транкинговая система "Валдай — MPT1327" (комплекс оборудования MPT1327).

Насколько остра была потребность в такой системе на руднике «Октябрьский», свидетельствует Александр Морозов, начальник эксплуатационно-технологического управления по радиосвязи «Норильского никеля»: «На момент создания системы подземной подвижной радиосвязи в подземной части рудников какая-либо подвижная связь отсутствовала вообще. Существовала только система аварийного оповещения «Земля-3М», которая морально и физически устарела и не обеспечивала современных потребностей подземных подразделений в телекоммуникационных средствах для организации технологических процессов. Основным видом связи в подземных выработках была телефонная, причем расстояние между местами установки аппаратов составляло 800 м и более. Поэтому ни о какой оперативной связи и речи быть не могло. Подземные работы на руднике ведутся в многокилометровых тоннелях, передвижение по которым занимает достаточно много времени, а отсутствие подвижной связи создавало немалые трудности в управлении персоналом при горных работах. К тому же бывают ситуации, когда необходимо оперативно связаться с поверхности земли с работником, находящимся под землей, и наоборот, из шахты — оперативно связаться с наземными службами. Подземная радиосвязь не только позволяет улучшить организацию работ, оптимизировать процесс управления, но и повышает скорость реакции на события, которые могут возникнуть и в технологическом процессе добычи, и в аварийных ситуациях».

Система связи рудника «Октябрьский» построена на базе оборудования транкинговой системы Taitnet производства новозеландской компании Tait Electronics (http://www.taitworld.com), которая использует протокол МРТ1327, и системы подземной радиосвязи МСА1000. В качестве абонентских устройств используются радиостанции Motorola профессиональной серии, прошедшие испытания на соответствие требованиям взрывозащиты в лаборатории МОС «Сертиум» (свидетельство МОС «Сертиум» № 2001С.5); на них получено разрешение № РРС04-3046 от 28 февраля 2001 года на использование на поднадзорных Госгортехнадзору России производствах и объектах.

Реализация данного проекта должна была не только обеспечить руководство и персонал рудника надежной радиосвязью (как наземной, так и подземной), но и создать в подземной части универсальную сеть для передачи аналоговой и цифровой информации. Эта сеть должна поддерживать надежную радиосвязь пользователей, работу системы теленаблюдения, а также передачу данных, сбор телеметрической информации, работу систем персонального радиовызова, определения местоположения персонала и техники, атмосферного и температурного контроля. Ожидаемый период возврата инвестиций после запуска системы — от 2 до 3 лет.

Очевидно, что требования к подобной системе связи были весьма жесткими, особенно в части взрывозащищенности ее линейного оборудования, размещаемого в подземных выработках, и парка абонентских радиостанций, также действующих в выработках. Учитывая, что многие шахты и рудники на территории России взрывоопасны, специалисты «Информационной Индустрии» не только доработали некоторое оборудование МСА1000 (в частности, линейные усилители), но и создали новые устройства (например, искробезопасный блок питания со взрывонепроницаемой оболочкой), чтобы система соответствовала российским требованиям к «взрывозащищенному оборудованию, размещаемому в шахтах» (заметим, что эти требования значительно жестче, чем действующие в США и Канаде).

После доработок система МСА1000 выдержала испытания на соответствие требованиям следующих документов, предъявляемым к взрывозащищенному оборудованию: Системы стандартов по безопасности труда в промышленности РФ, «Правил безопасности в угольных шахтах» (РД05-94-95) и «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений, полезных ископаемых подземным способом» (ПБ-06-III-95). Испытания проводились в лаборатории межотраслевого органа сертификации «Сертиум». По их результатам МСА1000 получила Свидетельство МОС «Сертиум» № 2001С.21, а также разрешение Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзора) № РРС 04-4123 от 20 июля 2001 года на применение на шахтах РФ, в том числе опасных по газу и пыли.

Система подземной радиосвязи МСА1000 также была сертифицирована в системе ГОСТ Р (сертификат соответствия ГОСТ-Р № РОСС AU.МЕ92.В00027 от 25.07.01г.). Все линейное оборудование МСА1000, предназначенное для размещения в подземных выработках, относится к рудничному взрывозащищенному оборудованию с видами взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь», «взрывонепроницаемая оболочка» и защита вида «S» и полностью соответствуют требованиям к оборудованию уровня взрывозащиты «особо взрывобезопасный».

Однако, кроме таких специальных проблем, на руднике «Октябрьский» необходимо было решить и иные, системные задачи. Нужна была общая (наземная и подземная) система связи с единым планом нумерации радиоабонентов, которая работала бы в едином эфирном пространстве и обладала возможностями расширения абонентской и канальной емкостей, подключения новых базовых станций (БС).

На первом этапе строительства системы излучающий коаксиальный кабель был проложен на горизонтах глубиной 600 м и 700 м, а также на горизонте подсечки (общая протяженность кабельной системы более 10 км). Результаты приемосдаточных испытаний показали, что устойчивая радиосвязь обеспечивается при удалении пользователя от излучающего кабеля на расстояние до 100 м.

Радиосвязь во всех ее ипостасях

Следует отметить, что интегрированная автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления технологическими процессами, построенная на руднике «Октябрьский», представляет собой комплексное решение поставленной задачи.

Чтобы обеспечить оперативной подвижной связью персонал, работающий в подземных выработках, в состав интегрированной системы включена специальная подсистема МСА1000, построенная на основе излучающего коаксиального кабеля и оборудования австралийской компании MineCom (http://www.minecom.com). Излучающий кабель представляет собой коаксиальный высокочастотный кабель со специальными отверстиями во внешнем проводнике, которые позволяют радиоволнам «выходить» за его границы. По сути такой кабель сочетает в себе свойства обычной фидерной линии и протяженной приемопередающей антенны, что позволяет строить на его базе сеть связи различного назначения: конвенциональную оперативной связи, персонального радиовызова, промышленного телевидения и передачи данных. Именно поэтому подсистема МСА1000 и была использована для создания в подземной части рудника транспортной инфраструктуры для функционирования аналоговых и цифровых сетей связи, телекоммуникационных и информационных систем различного назначения.

Дуплексный канал этой подсистемы (полоса пропускания 2 МГц) предназначен для организации голосовой связи, передачи сигналов от систем телемеханики, телеуправления, диагностики и оповещения, а также от телеметрических систем с гарантированной доставкой данных. Однонаправленный канал (с полосой пропускания 50 МГц) предназначен для работы аналогового телевидения, сбора данных телеметрии и позиционирования подвижных объектов.

Подсистема на базе излучающего ВЧ-кабеля идеально подходит для организации связи в шахтных разработках: она проста в ремонте и эксплуатации, ее легко адаптировать к изменениям сложной и разветвленной структуры подземных штреков. Как правило, системы подземной радиосвязи, построенные на основе излучающего кабеля, работают в конвенциональном режиме, при котором разным группам абонентов выделяются отдельные радиоканалы. Помимо разговорных каналов в конвенциональных системах должны выделяться радиоканалы для аварийного вызова и организации соединений радиоабонентов с абонентами УПАТС рудника. Разные группы абонентов создают разную нагрузку на выделенные им радиоканалы, и она зачастую не оптимальна. Кроме того, существуют объективные трудности интеграции конвенциональных систем радиосвязи с существующими телекоммуникационными системами.

Оборудование системы рудника «Октябрьский» обеспечивает транкинговую радиосвязь на базе протокола МРТ1327, используя цифровой канал для управления распределением частотного ресурса. Вместе с тем применение радиооборудования, работающего по протоколу МРТ1327, позволяет рационально использовать частотный ресурс, строить многосайтовые сети связи с зонами обслуживания как на поверхности земли, так и на шахтных горизонтах, обеспечивает интеграцию с телефонной сетью рудника и дает возможность предоставлять горнякам-пользователям такие услуги связи, реализация которых в конвенциональной сети невозможна или затруднительна.

Как известно, наземные сети радиосвязи на основе протокола МРТ1327 сегодня работают на многих предприятиях России и благодаря своим функциональным возможностям заслужили высокие оценки. В данном проекте базовые станции, обеспечивающие связь с радиоабонентами под землей, подключаются или к существующим на предприятиях наземным транкинговым системам радиосвязи протокола МРТ1327, или к УПАТС. В этом случае подсистема подземной радиосвязи обеспечивает все: автоматическое управление распределением радиоканалов, оперативную связь радиоабонентов на поверхности и под землей (в том числе и групповую), а также связь пользователей системы с абонентами УПАТС и конференц-связь. Подобно всякой системе профессиональной связи, МСА1000 поддерживает такие имманентные сервисы, как индивидуальные и групповые вызовы, вызов с переадресацией, вложенные, экстренные, приоритетные и аварийные вызовы.

Кроме того, реализован режим передачи данных по излучающему кабелю, при котором осуществляется доставка статусных сообщений, коротких и расширенных блоков данных и сообщений неограниченной длины.

Но и это не все. Система МСА1000 способна передавать сигналы промышленного телевидения из подземных выработок в реальном масштабе времени в формате PAL. Дело в том, что есть острая потребность в визуальном дистанционном слежении за технологическими объектами и процессами там, где персонал постоянно не присутствует (это, например, контроль склада взрывчатых материалов, процесса загрузки и выгрузки руды, закладки отработанных выработок). Это и диктует организацию видеонаблюдения на шахте.

Для организации таких комплексных услуг связи было необходимо иметь следующий частотный ресурс: канал телевидения — полоса от 2 до 4 МГц, голосовая связь — 12,5 кГц, передача данных — 2,6 кГц на один кбит/c. Пропускная способность системы по желанию заказчика может быть распределена между цифровыми и аналоговыми системами передачи информации.

Предоставление всего набора услуг обеспечивается благодаря одновременному использованию аналоговых и цифровых каналов (таблица). Для удаленного мониторинга линейного оборудования в МСА1000 предусмотрены процедуры диагностики по излучающему кабелю, позволяющие предупредить возникновение отказов системы и определить источник неисправности.

Функциональное распределение каналов системы рудника «Октябрьский»

Первые результаты

Сегодня первая очередь системы уже действует, работают три сайта (базовые станции). Радиосвязь на поверхности рудника обеспечивается одной БС, установленной в здании административно-бытового комплекса рудника «Таймырский». Две другие станции обслуживают подземные выработки, причем их общая емкость избыточна для повышения надежности связи. Они установлены в зданиях административно-бытовых комплексов на основной и дополнительной площадках рудника «Октябрьский».

Всего после завершения проекта в системе будет четыре сайта (три для работы под землей на излучающий кабель и один наземный). В настоящее время в сети работает 70 подземных абонентских терминалов и 60 терминалов на поверхности. Планируется довести их число до 300 подземных и 100 наземных, а в идеале радиостанция должна быть у каждого горняка.

За время опытно-промышленных испытаний первой очереди системы связи уже получены немалые производственные выгоды. Так, по словам Александра Морозова, простои горно-шахтного оборудования при возникновении неисправностей на горных участках снизились на 30%. Сократилось и время восстановления систем энергообеспечения (электроэнергия, вода, сжатый воздух) — сегодня не нужно звонить диспетчеру, чтобы известить его о неполадках, поскольку появилась прямая связь.

Значительно повысился коэффициент использования горно-шахтного оборудования, поскольку практически исключены «холостые» прогоны. Техника направляется к нужному месту работы, заранее проверенному горным мастером. Решен и вопрос координации действий горных мастеров смежных участков, что увеличило производительность труда во всех видах горных работ (закладка, отгрузка горной массы в рудоспуск и откатка руды рельсовым транспортом), а связь с постовыми в выработке позволяет более качественно проводить подливку слоев. И это, как отмечает Александр Морозов, только часть положительных изменений в производственном процессе, которые в итоге дадут немалый экономический эффект.

Но дело не только в экономике, считает г-н Морозов. Главная польза от системы оперативной связи — улучшение условий труда и повышение уровня безопасности (а последнее в горном производстве, пожалуй, одно из самых слабых мест). Например, на руднике уже сейчас (напомним, сдана только первая очередь сети) частично реализован вопрос оцепления опасной зоны при ведении взрывных работ и согласованности действий на горном участке и взрывников. Кроме того, сегодня можно оперативно оповестить горняков на их рабочих местах о вводе в действие плана ликвидации аварии и столь же оперативно отдавать распоряжения и указания персоналу при аварии, поскольку и усилители, и система в целом оснащены автономным питанием. При работе со старой системой «Земля-3М» в случае отключения электропитания АТС или подземной части рудника последнее становилось невозможным. Да и спасатели при ликвидации аварии теперь могут пользоваться носимыми радиостанциями GP-680.

***

В заключение заметим, что область применения подобной системы подземной радиосвязи не ограничивается исключительно предприятиями горнодобывающей промышленности. Она способна обеспечить связь и на любых других объектах, где распространение радиоволн затруднено или невозможно, например, в железнодорожных тоннелях, индустриальных комплексах, торговых центрах, складских помещениях, канализационных сооружениях и других объектах специального строительства.

ОАО "ГМК "Норильский никель", Заполярный филиал http://www.nornik.ru

ОАО "Горно-металлургическая компания "Норильский никель" — крупнейший в России и один из крупнейших в мире производителей цветных и драгоценных металлов (никель, медь, кобальт, золото, серебро, металлы платиновой группы, селен, теллур). ГМК "Норильский никель" — крупнейший в мире производитель палладия, один из крупнейших — платины; на его долю приходится более 20% мирового производства никеля, более 10% кобальта и 3% меди. На отечественном рынке "Норильский никель" производит около 96% никеля, 55% меди, 95% кобальта. Заполярный филиал ОАО "ГМК "Норильский никель" находится на полуострове Таймыр, на 69-й параллели. Это многоотраслевой производственно-хозяйственный комплекс, в который входят: геологическое предприятие; шесть подземных рудников, рудник открытых работ и карьер; две обогатительных и агломерационная фабрики; три металлургических завода и цех по производству концентратов платиновых металлов; вспомогательное производство (предприятия транспорта и снабжения, теплоэнергетический комплекс, ремонтные предприятия, металлообрабатывающие и металлоремонтные заводы и т. д.); жилищно-коммунальное хозяйство и объекты соцкультбыта. Товарная продукция Заполярного филиала — это медь катодная, никель катодный, кобальт огневой и электролитический, концентраты платиновые, серебро техническое, селен технический и особо чистый, теллур особо чистый, сера комовая. Сегодня из норильского сырья получают около 85% российского никеля и кобальта, около 70% меди и более 95% металлов платиновой группы. Заполярный филиал обеспечивает пятую часть мирового производства никеля и около 40% мирового производства цветных и драгоценных металлов.