CC BY
31
© В.В. Лемьянов, С.М. Простое, Р.Ю. Сорокин, 2003
УЛК 622. 271.333: 550.37
В.В. Лемьянов, С.М. Простое, Р.Ю. Сорокин
МЕТОЛОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗЛАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ГЕОКОНТРОЛЯ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
При ведении открытых горных работ происходят нарушения устойчивости бортов карьеров и отвалов, связанные с влиянием различных горно-геологических и горнотехнических факторов. Для управления состоянием массива горных пород, уступов, бортов и отвалов карьеров необходима оперативная информация, получить которую можно, используя современные компьютеризированные методы и средства сбора и обработки геомеханического и геоэлектрического мониторинга. В настоящее время отсутствуют действующие комплексные автоматизированные системы контроля устойчивости бортов карьеров, однако современный технический уровень позволяет их реализовать в ближайшее время. Так, разработанная во ВНИМИ геофизическая аппаратура нового поколения (ССТ-1, "Ангел", "Флора", "Зонд") представляет собой отдельные автоматизированные комплексы стационарного и переносного исполнения универсального назначения [1]. Предложенная в работе [2] схема компьютерного геомониторинга имеет вид аппаратнопрограммной системы, позволяющей получать и обрабатывать геоинформацию в реальном масштабе времени. Данная система реализована только на уровне структурнофункциональной схемы. Создание автоматизированной системы контроля за нарушением устойчивости бортов карьеров является решени-
ем одной из актуальных проблем обеспечения безопасного и эффективного ведения горных работ.
При создании автоматизированной системы геоконтроля состояния массива горных пород необходимо учесть весь комплекс накопленных в этом направлении положительных решений, а также последние достижения в области передачи, обработки и отображения информации [3, 4]. В комплексную систему геомониторинга должны входить следующие основные элементы.
1. Устройство компьютеризированной обработки, накопления и систематизации геомеханических и геоэлектрических данных с возможностью оперативного представления геоинформации, а также прогнозирования и принятия решений.
2. Помехоустойчивая систе-
ма передачи информации через цифровые каналы связи.
3. Перспективные и надеж-
ные беспроводные линии передачи информации (радиоканалы, оптические каналы).
4. Микропроцессорные системы предварительной обработки, запоминания и подготовки к передаче данных, полученных с первичных преобразователей измеряемых параметров (датчиков).
5. Модернизированные и усо-
Рис. 1. Структурная схема локальной системы контроля состояния горного массива: Хі...Х„ - параметры контроля; 1 -первичный преобразователь с микропроцессорным блоком; 2 - радиомодем; 3 - компьютеризированная система обработки информации; 4 - персональный компьютер оператора (диспетчера)
Рис. 2. Структурная схема микропроцессорного датчика: Х -параметр контроля; 1 - первичный преобразователь; 2 - нормирующий усилитель; 3 - АЦП; 4 - микроконтроллер; 5 - радиомодем; 6 - блок индикации
вершенствованные на базе интегральной схемотехники датчики геомеханических и геоэлектрических параметров массива горных пород.
Исходя из вышеперечисленного, структурная схема локальной (местной) автоматизированной системы контроля состояния горного массива будет выглядеть следующим образом (рис. 1). Контролируемые параметры массива горных пород (Х1...ХП) воздействуют на датчики, входящие в блок 1, в котором происходит первичная обработка и подготовка информации для передачи. По сигналам запроса компьютеризированной системы 3 через радиомодем 2 происходит передача информации. Обработанная информация либо хранится в памяти, либо передается на персональный компьютер оператора 4. Контроль может вестись как по одному параметру, так и по нескольким (многопараметро-вый контроль). При этом через один радиомодем может передаваться информация от нескольких датчиков.
В качестве радиомодема можно применить радиостанции семейства "Заря, предназначенные как для радиотелефонной связи, так и для передачи телеметрической информации, работающие в выделенных диапазонах частот 3348,5 МГц, 57-57,5 МГц, 146-174 МГц, 470-486 МГц. Радиостанции имеют встроенный модем с интерфейсом /?Б-232, который позволяет соединять их с микропроцессорными и компьютерными системами. Непосредственно для микро-
Рис. 3. Структурная схема беспроводной телекоммуникационной системы горного предприятия: 1 и 10 - базовые станции; 2 и 4 - блоки компьютеризированной системы обработки и отображения информации; 3 - радиомодемы; 5 - первичный микропроцессорный преобразователь; 6 - блоки стационарной системы оповещения, сигнализации и связи; 7, 8 и 9 - подвижные устройства связи и передачи информации
процессорных датчиков может использоваться радиомодем ADAM-4500, имеющий порты интерфейсов RS-252 и RS-485. Этот радиомодем специально разработан для взаимодействия между удаленными датчиками и центральным процессором. Работает радиомодем на частоте 2,45 ГГц. В России диапазон частот 2400-248З,5 МГц определен для научных, промышленных и медицинских применений. В этом диапазоне для сетевых целей можно использовать приемо-передат-чики, разработанные фирмой Motorola и выпускаемые фирмами АТ&Т и AIRONET, такие как Wave-Lan, ARLAN б55, ARLAN б40 и др. Компьютеризированную систему обработки информации можно построить на базе промышленного компьютера или промышленной рабочей станции с процессорами Pentium II , Pentium Шили другого IBM PC - совместимого компьютера.
Структурная схема микропроцессорного датчика с блоком дикации и радиомодемом представлена на рис. 2. В зависимости от решаемых задач схема может быть использована как без радио-
модема 5, так и без индикаторного блока 6. Блоки 2, 3 и 4 для большинства датчиков являются общими. Различные типы датчиков отличаются, в основном, первичным преобразователем 1. В настоящее время разработаны гео-электрические датчики контактного и бесконтактного типа (индукционные, импульсно-радиоволно-вые, геомагнитные) [5]. В качестве блока 2 используется операционный усилитель, на выходе которого сигнал нормируется до уровня, необходимого для нормальной работы аналого-цифрового преобразователя 3 (АЦП). Блок 4 представляет собой микроконтроллер, включающий в себя устройства оперативной и постоянной памяти. Блоки 3 и 4 могут быть объединены в одном микроконтроллере со встроенным АЦП. Предварительно обработанная информация записывается в устройство оперативной памяти микроконтроллера и считывается из нее при запросе на передачу с модема 5 и при необходимости индицируется блоком 6.
Рекомендуется применение следующих радиоэлектронных устройств: операционных усилителей серий 140, 284, 544, 574, микроконтроллеров фирмы Motorola или P/C-контроллеров компании Micro-
chip Texnology /incorporated, например семейства PIC 16F87X, имеющих встроенный АЦП.
Различные системы (геомониторинга, оповещения, связи, дискретной передачи данных и др.), используемые на горных предприятиях, могут быть объединены в одну общую перспективную телекоммуникационную систему (рис. 3). В этой глобальной системе можно выделить несколько укрупненных систем или подсистем [6]: телекоммуникационную (базовые станции БС 1 и 10); компьютеризированную систему обработки информации КСОИ; стационарную систему сбора и передачи информации СССПИ; подвижную систему связи и передачи информации ПССПИ.
В данной системе, так же как и в локальной системе геомониторинга, передача информации осуществляется через радиомодемы 3. В качестве подвижных средств могут быть использованы устройства индивидуального вызова и обмена информации для персонала 7, автомобилей технологического цикла 8, экскаваторов 9 и других технических служб. Для передачи всего объема информации в телекоммуникационной системе может быть использован радиоканал, сотовая связь (GSM, NMT-4501) или транкинг MPT 1327.
1. Исаев Ю.С. Новая шахтная геофизическая аппаратура для оценки и контроля строения, свойств и состояния массива горных пород/ Ю.С. Исаев, А.П. Скакун, В.А. Яковлев, Г.И. Мильман/ Горная геофизика-98.- С-П., 1999.-С. 505-509.
2. Демин А.М. Проблемы контроля устойчивости приоткосных массивов и пути ее решения// Горный журнал.- 1997.- №1.- С. 21-24.
3. Вознесенский А.С. Системы контроля геомеханических процессов.- М.: Изд-во МГГУ, 2002.- 152 с.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Вознесенский А.С. Средства передачи и обработки измерительной информации.- М.: Изд-во МГГУ, 1999.267 с.
5. Простов С.М. Электромагнитный бесконтактный
геоконтроль/ С.М. Простов, В.В. Дырдин, В.А. Хямяляй-
нен.- Кемерово: ГУ КузГТУ, 2002.- 132 с.
6. Подэрни Р.Ю. Системы автоматизированного оповещения в горной промышленности/ Р.Ю. Подэрни, А.Б. Шныров, С.Н. Тюренков// Горная промышленность.- 2001.-№5.- С 23-24.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Демьянов Владимир Васильевич - кандидат физико-математических наук, доцент, Кузбасский государственный технический университет (КузГТУ).
Простов Сергей Михайлович - профессор, доктор технических наук, КузГТУ Сорокин Роман Юрьевич - инженер кафедры электропривода и автоматизации, КузГТУ
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 9 мин.
Дата печати: 08.11.2008 23:55:00
При последней печати страниц: 2
слов: 1 339 (прибл.)
знаков: 7 634 (прибл.)
ДЕМЬЯНОВ
G:\^ работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB7_03
C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do
УДК
Dmitry Sokoloff is rulez here
10.06.2003 13:58:00 5
10.06.2003 14:05:00 Гитис Л. Х.
