Мониторинг шахтной техники. Профессионально.
Уральская горно-металлургическая компания (УГМК) – российский горно-металлургический холдинг, являющийся крупнейшим производителем меди, цинка, угля и драгоценных металлов в стране.
В акционерном обществе «Сафьяновская медь», входящем в состав холдинга УГМК, эксплуатируется более 50 единиц различной шахтной техники: самосвалы, погрузочно-доставочные машины (ПДМ), самоходные бурильные установки (СБУ), топливозаправщики, вспомогательные машины и т.д. Ввиду такого большого количества техники возникали трудности в регулярном получении данных при помощи используемых на предприятии методов. Помимо этого, имели место частые превышения допустимых технических параметров, о чем свидетельствовал избыточный удельный расход топлива. Однако, установить, по вине какого водителя возникало то или иное нарушение не представлялось возможным. В итоге было трудно сделать вывод, как индивидуальные особенности управления техникой влияли на ее пробег, исправное состояние и производственный результат. Периодический ручной съем данных механиками не давал полной картины и происходил с недостаточной частотой.
Все вышеуказанные проблемы подталкивали к поиску решения.
В отличие от большинства других отраслей, оснащение системой мониторинга любого транспортного средства, работающего в шахте, является нетривиальной задачей. Под землю не проникают спутниковые сигналы для определения местоположения техники, и в шахтах нет покрытия сети GSM, с помощью которой выполняется передача телематических данных на сервер. Развернутая беспроводная сеть Wi-Fi покрывает далеко не все участки шахты, что также является определенной проблемой. Точки доступа, как правило, расположены на узловых перекрестках, где в течение смены проезжает лишь часть работающей в шахте техники.
В отличие от большинства других отраслей, оснащение системой мониторинга любого транспортного средства, работающего в шахте, является нетривиальной задачей. Под землю не проникают спутниковые сигналы для определения местоположения техники, и в шахтах нет покрытия сети GSM, с помощью которой выполняется передача телематических данных на сервер. Развернутая беспроводная сеть Wi-Fi покрывает далеко не все участки шахты, что также является определенной проблемой. Точки доступа, как правило, расположены на узловых перекрестках, где в течение смены проезжает лишь часть работающей в шахте техники.
Кроме указанных технических особенностей, к устанавливаемому оборудованию предъявляются требования, связанные с тяжелыми условиями эксплуатации техники в шахтах. Оно должно быть максимально надежным и безотказным, а также иметь защиту от механических воздействий и влаги.
Исходя из целей по организации контроля и автоматизации учета работы шахтной техники, контроля и оптимизации расхода ГСМ, а также повышения трудовой дисциплины машинистов, заказчиком было подготовлено техническое задание на оснащение системой мониторинга 37 единиц транспортных средств. Из основных требований можно выделить следующие:
Блок мониторинга:
- идентификация каждого машиниста и определение времени его работы;
- электронный журнал учета простоев.
- определение маршрута передвижения техники за смену;
- контроль холостого хода;
- контроль расхода топлива литры/МЧ персонально для каждого машиниста;
- контроль температуры двигателя;
- контроль давления в шинах;
- контроль времени использования рабочих механизмов за смену;
Блок оперативного информирования машиниста:
- предупреждение о низком уровне топлива в баке;
- предупреждение о высокой температуре двигателя;
- предупреждение об отклонении давления в шинах от нормы.
Блок безопасности:
- оснащение техники видеокамерами для обзора машинистом слепых зон;
- оснащение техники парктрониками.
Описание решения
Для определения местоположения техники и маршрута ее передвижения по всем участкам шахт в условиях отсутствия спутниковых сигналов была использована система из радиометок, закрепленных под сводами штреков на определенном расстоянии друг от друга. На всю шахтную технику установили приемо-передающие устройства с антеннами для считывания данных с радиометки при ее появлении в радиусе до 10 метров. Таким образом, при проезде техники с метки считывается ее уникальный ID-номер и записывается в память навигационного терминала. Далее, после передачи данных на сервер на их основании строится маршрут и отображается в диспетчерской программе.
Установка радиометки под сводами штреков. 
Приемо-передающее устройство с антенной на крыше техники для считывания данных с радиометок.В качестве основного устройства для оборудования каждой единицы техники был использован «АвтоГРАФ-GSM-ИНФО 5» – флагман линейки навигационных терминалов, оснащенный цветным дисплеем с сенсорным экраном. Модульная платформа терминала позволила легко выполнить одно из требований заказчика и заменить штатный дисплей терминала с диагональю 5-дюймов дисплеем для вывода оперативной информации машинисту, имеющим размер диагонали 10 дюймов. Также это позволило разместить процессорную часть терминала в прочном алюминиевом корпусе с высокой степенью пыле- и влагозащиты IP67, а дисплей вывести отдельно в кабину машиниста. Дополнительно в кабине был установлен считыватель карт TK-CardReader Plus для идентификации машинистов по персональным RFID-картам.
Комплекс мониторингового оборудования в кабине установщика анкеров BOLTEC 235. Сам дисплей оснащен сенсорным экраном, благодаря которому машинист, нажав на соответствующую иконку, одним движением выполняет открытие или закрытие смены, а также устанавливает статус при простое. Одновременно с этим на дисплей выводится текущая информация о важных технических параметрах транспортного средства, и показываются предупреждения в случае выхода этих параметров за допустимые пределы. Информация об отклонениях параметров от нормы, статусах и другие данные записываются в память навигационного терминала с привязкой ко времени и передаются на сервер.
Важно отметить, что интегрированная в «АвтоГРАФ-GSM-ИНФО 5» операционная система Linux и специальным образом спроектированная архитектура программного обеспечения позволили написать специализированный программный модуль конкретно под требования, озвученные заказчиком и тем самым максимально реализовать его запросы.
Экран специализированного программного модуля на дисплее «АвтоГРАФ-GSM-ИНФО 5». Вопрос получения данных от некоторых видов техники, работающей на удаленных участках шахты, был решен при помощи использования в «АвтоГРАФ-GSM-ИНФО 5» функции точки доступа для сбора данных с навигационных терминалов через Wi-Fi. В частности терминалы, установленные на работающие в шахте самосвалы, собирают таким образом данные с терминалов погрузочно-доставочных машин в момент прибытия для загрузки. После чего, при возвращении самосвала в зону действия сети ближайшей стационарной точки доступа Wi-Fi, выполняется отправка собранных телематических данных на сервер. Аналогично топливозаправщики собирают и передают на сервер данные от самоходных буровых установок.
Дополнительно в баки всех транспортных средств были установлены высокоточные датчики уровня топлива TKLS с целью осуществления контроля целевого использования топлива и получения точных данных о его остатках. А для определения фактов погрузки на рабочих механизмах ПДМ закрепили беспроводные блютус метки TK-Маркер-BT, способные выполнять измерение угла наклона относительно горизонтальной плоскости.
Датчик уровня топлива TKLS. 
Беспроводная метка TK-Маркер-BT на стреле ПДМ.На основе реализованного аппаратного решения с использованием системы из стационарных радиометок, в диспетчерской программе «АвтоГРАФ» отображаются маршруты передвижения каждой единицы техники с учетом ее нахождения в различных по уровню штреках в шахте. Это еще одна инновация, реализованная для АО «Сафьяновская медь» с учетом специфики работы техники в шахтах.
Диспетчерская программа «АвтоГРАФ».Одним из существенных преимуществ ПО «АвтоГРАФ» является гибкая система отчетов, которая позволяет производить дополнительную обработку данных внутри самих отчетов с помощью программного кода. Благодаря этому были подготовлены необходимые наборы отчетов, исходя именно из требований для разных служб и подразделений заказчика.
Отчет по рейсам машинистов.Программно-аппаратный комплекс «АвтоГРАФ» в очередной раз продемонстрировал широкие возможности при реализации сложных задач в самых различных отраслях. Мониторинг и контроль работы шахтной техники является абсолютно не типовой задачей, начиная от способа определения местоположения и маршрута техники, до регулярной передачи данных на сервер и консолидации всех требуемых данных для возможности комплексной аналитики работы техники и машинистов за любой период времени. Тем не менее все требования заказчика при реализации данного проекта были выполнены в полном объеме.
