Обзор ИТ в промышленности 2006 подготовлен

Подземная связь: от проводных телефонов к системам позиционирования

Возникновение аварийных ситуаций на горнодобывающем предприятии ведут к потере управляемости подразделениями и персоналом и приводят не только к материальным потерям, но и человеческим жертвам. Это определяет специфические требования к телекоммуникационным сетям и оборудованию. В «мирное» время связь призвана повышать эффективность производства, которая в России оставляет желать лучшего.

Нешуточные требования

Несколько лет назад ситуация со связью в российских шахтах стала постепенно изменяться в лучшую сторону, и все больше предприятий добывающей промышленности стали внедрять у себя современные телекоммуникационные решения. 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. По некоторым оценкам, после внедрения новых систем связи временные затраты могут быть сокращены до 30-50%. Пока же, по оценке кузбасского губернатора Амана Тулеева, производительность труда в российской угольной отрасли в 3–5 раз ниже мировой.

Новые системы связи призваны не только оптимизировать производственный процесс, но и значительно повысить безопасность труда. Как отмечено на сайте Минпромэнерго России, практически все крупные аварии последних лет в угольных шахтах с человеческими жертвами произошли из-за взрывов метано-воздушной смеси с участием угольной пыли. Поэтому вне зависимости от используемых технологий средства связи в шахтах и на объектах других отраслей промышленности, где существует опасность возникновения пожара или взрыва, должны удовлетворять определенным специфическим требованиям. В частности, телекоммуникационное оборудование, применяемое во взрывоопасных средах, должно иметь сертификат на соответствие российским стандартам взрывобезопасности — ГОСТ 12.2.020-76,  ГОСТ 22782.0-81 и ГОСТ 22782.3-77 (свидетельство о взрывозащищенности), несмотря на возможное наличие международных сертификатов. Наиболее распространенные в мире стандарты взрывобезопасности техники связи – EN 50020 европейского комитета по  электротехнической стандартизации CENELEC и ANSI/UL-913 американского национального института стандартов. Отдельные требования предъявляются к связи в угольных шахтах (см. врезку). В частности, они должны быть оборудованы прямой телефонной и дублирующей ее альтернативной связью с аварийно-спасательной службой. 

Излучающий кабель

До недавнего времени многие российские шахты работали на декадных или координатных АТС 60-х  годов прошлого века. Для связи шахтеров с диспетчерами использовался обычный телефон, что создавало серьезные неудобства, ведь горняки перемещаются в пределах выработки на значительные расстояния, а телефонные аппараты в шахтах расположены довольно далеко друг от друга. Поэтому эволюция к использованию беспроводных технологий в этой отрасли выглядит вполне логичной. В то же время использование традиционных систем радиосвязи затруднено из-за особенностей распространения радиоволн под землей в ограниченных пространствах. По этой причине, например, антенны, отлично работающие на поверхности, в шахте могут быть неприменимы. Одним из вариантов решения этой проблемы может быть использование в системах подземной радиосвязи (шахты, метро и пр.) так называемого излучающего кабеля (leaky feader). Это обычный коаксиальный кабель, во внешнем проводнике которого сделаны отверстия. Он работает как большая пространственная антенна, способная принимать и передавать радиосигнал.

К одному из наиболее масштабных проектов с использованием излучающего кабеля относится проект, выполненный для ГМК "Норильский Никель" компанией «Информационная Индустрия». Системный интегратор-разработчик построил многозоновую систему транкинговой связи протокола МРТ 1327 (см. врезку), обеспечивающую подвижную связь для более чем 6000 абонентов, и конвенциональную сеть связи на 1000 абонентов. Позже технология на базе излучающего кабеля была взята на вооружение на угольной шахте "Заречная" в Кемеровской области. В 2004 году там было принято решение о модернизации сети связи и создании системы подвижной радиосвязи под землей на базе первого российского комплекса горно-подземной радиосвязи и аварийного оповещения "Талнах", отвечающего требованиям взрывобезопасности в угольных шахтах. Осенью 2006 года была создана сеть производственно технологической сети связи (ПТСС) на шахте «Разрез «Ольжерасский». Одним из компонентов ПТСС являлась сеть подземной искробезопасной радиосвязи (СПИР), построенная на базе оборудования транкинговой радиосвязи «Валдай МРТ1327» производства «Информационной Индустрии».

В этих проектах радиосеть, как правило, является единой для надземной и подземной частей рудников. Она интегрирована с производственной АТС и обеспечивает двустороннюю голосовую связь между абонентами, связь между радиоабонентами и АТС, переадресацию вызовов, конференцсвязь и др. Между тем, создаваемые транспортные распределительные сети на базе излучающего кабеля являются основой не только для телефонии. На их базе можно создавать, например, системы промышленного телевидения и разнообразные системы контроля и управления технологическими процессами. К последним относятся системы определения местоположения персонала и техники, управления системой вентиляции, водоотливом, атмосферного контроля и т. д. С этой целью к подземным радиосетям, которые проектировались с учетом потребностей автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ), планировалось подключить множество разнообразных контроллеров для управления электропитанием, подачи воздуха, вентиляции, откачки воды, газового контроля и пр.

По словам начальника отдела горно-подземной связи «Компании «Информационная Индустрия» Дмитрия Запорощенко система позиционирования «Талнах-координата» на руднике «Октябрьский» («Норильский Никель») в настоящее время работает в промышленной эксплуатации. Теперь диспетчер, главный инженер могут оперативно управлять транспортом, отслеживать движение техники под землей, выводить отчёты за любой период времени по любой единице техники. На руднике «Таймырский» введена в эксплуатацию система автотабельного учета «Талнах-Табель», от которой данные передаются в систему табельного учёта. Процесс сбора информации о нахождении людей теперь автоматизирован и не требует каких-либо действий от горнорабочего или от оператора, утверждает г-н Запорощенко. Он также отметил, что второй этап развития сети на шахте «Заречная» (внедрение систем определения местоположения персонала в шахте, промышленного телевидения, передачи данных и пр.) технически проработан, и специалистами компании готовится технико-экономическое обоснование внедрения новых подсистем. Внедрение систем табельного учёта персонала и позиционирования техники планируется и на шахте «Разрез «Ольжерасский». 

DECT поможет?

В качестве альтернативной излучающему кабелю технологии рассматривается DECT. Однако, по мнению ряда экспертов, при проектировании и эксплуатации систем DECT в шахтах и рудниках возникают проблемы, которые отсутствуют в случае их офисного применения и для абонентского радиодоступа в обычных условиях. В частности, в используемом диапазоне частот (около 1900 МГц) дальность устойчивой радиосвязи не превышает в горных выработках 350 м в идеальных условиях. Тем не менее, системы DECT используются и в таких проектах. Так, системы микросотовой связи во взрывобезопасном исполнении «Гудвин Бородино-И» установлены в шахтах «Воркутауголь» и компании «Белон» (Кемеровская обл.), а также на предприятиях ГОК АК "АЛРОСА" (рудник «Интернациональный» Мирнинского ГОК, Якутия, подземные выработки). По словам разработчиков, системы стандарта DECT отличает высокая пропускная способность по абонентской нагрузке и отсутствие проблем электромагнитной совместимости со средствами автоматизированных систем управления на предприятии. В отличие от TETRA и других стандартов ПМР для установки и эксплуатации системы DECT не требуется предварительного выделения частот, а необходима лишь регистрация системы по упрощенной процедуре в ГРЧЦ. Простота проведения работ при монтаже, настройке и эксплуатации системы обусловлена тем, что для подключения базовых станций системы используются обычные кабели телефонной распределительной сети. А сама процедура монтажа и подключения не сложнее установки обычного телефонного аппарата.

Радио в резерве

В идеале основным каналом диспетчерской системы на шахтах должна являться сеть промышленного Ethernet (Industrial Ethernet) на базе волоконно-оптического кабеля. В этом случае радиосеть служит полноценным резервным каналом, на который в случае нештатной ситуации должны переключаться все пользователи – как «подземные» контроллеры, так и абоненты. Дело в том, что существующее оборудование для развертывания сетей промышленного Ethernet, как правило, имеет уровень взрывозащиты ниже, чем радиооборудование (например, система MCA 1000 имеет уровень взрывозащиты "особо взрывобезопасное"). Поэтому кабельные системы в случае аварии (например, при срабатывании датчиков газового контроля) должны автоматически отключаться и передавать свои функции радиосети. Последняя берет на себя функции управления всеми находящимися под землей объектами диспетчерского управления, а также обеспечивает связью персонал, который будет ликвидировать аварию.

Аналитики предрекают рынку Industrial Ethernet взрывообразный рост. Так, согласно прогнозу ARC Advisory Group, в следующие три года число используемых в промышленности устройств с интерфейсом Ethernet возрастет с 840 тыс. устройств в 2004 году до 6,9 млн в 2009 году. При этом объем продаж коммутаторов Industrial Ethernet за тот же период увеличится с $124,4 млн долларов до $939,8 млн. Однако пока эта технология не получила широкого распространения даже в развитых странах. По данным BSRIA, лидером по его использованию является Швеция (13,5%). С большим отставанием следуют Франция (2,7%), Австрия (2,3%), Германия (2,0%), Италия и Швейцария (около 1%). Ситуация может измениться в лучшую сторону с принятием международного стандарта ISO/IEC 24702, учитывающего специфические требования к кабельной проводке в индустриальной сфере, и его европейского EN 50173-3.

Виталий Солонин / CNews Analytics