CC BY
53
УДК 622.1:528.931]:004.9
Катаев Анатолий Вениаминович
кандидат технических наук, доцент, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), 614990, Пермский край, г. Пермь - ГСП, Комсомольский проспект, д. 29 e-mail: anka57ka@ gmail. com
Кутовой Сергей Николаевич
кандидат технических наук, доцент, Пермский национальный исследовательский политехнический университет e-mail: geotech@pstu.ac.ru
Ефимов Евгений Михайлович
инженер-программист,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет e-mail: geotech@pstu.ac.ru
Мейстер Дмитрий Александрович
инженер-программист,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет e-mail: geotech@pstu.ac.ru
СОЗДАНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПАО «УРАЛКАЛИЙ»
Аннотация:
Приведен опыт создания горно-геологической информационной системы для рудников ПАО «Уралкалий». Созданная система позволяет автоматизировать решение ряда производственных задач, стоящих перед различными службами горного предприятия. На основе опыта приводятся рекомендации к информационной системе и требования к вводимой в базу информации.
Ключевые слова: цифровые планы горных работ, трехмерные горно-геологические модели, программные модули, система управления базами данных
DOI: 10.18454/2313-1586.2016.02.026
Kataev Anatoly V.
associate professor, candidate of technical sciences The Perm national research and poly-technical university (PNRPU), 614990, Perm Krai, Perm, 29 Komsomolsky prospect е-mail: anka57ka@gmail.com
Kutovoi Sergey N.
associate professor, candidate of technical sciences. The Perm national research and poly-technical university e-mail: geotech@pstu. ac.ru
Efimov Eugene M.
Software Engineer, The Perm national research and poly-technical university e-mail: geotech@pstu. ac.ru
Meister Dmitry A.
Software Engineer, The Perm national research and poly-technical university e-mail: geotech@pstu. ac.ru
CREATION MINING AND GEOLOGICAL INFORMATIONAL SYSTEM IN THE PJSC "URALKALIY"
Abstract:
The experience of mining and geological informational system creation for the PJSC "Uralkaliy" mines is adduced. The new system allows to automate the solution of a number of production challenges that are faced before various services of the mining plant. In terms of the experience recommendations are cited to the informational system and the requirements for input to the database information are given.
Key words: digital mining plans, three-dimensional mining-geological models, software modules, database management system
Авторами статьи ведутся работы по созданию горно-геологической информационной системы горного производства на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей (ВКМКС). Предлагаемая система призвана автоматизировать решение инженерных задач, стоящих перед различными службами горных предприятий (геологи, маркшейдеры, горняки, геофизики, геомеханики, гидрогеологи, экологи и др.).
К настоящему времени в рамках создания элементов горно-геологической информационной системы созданы цифровые планы горных работ по всем продуктивным пластам действующих рудников (рис. 1). Разработаны и установлены на рабочие места поль-
зователей программные модули, которые позволяют автоматизировать обработку результатов инструментальных наблюдений маркшейдерских и геологических служб (рис. 2), процессы планирования и проектирования горных работ (рис. 3), вычисления фактических и прогнозных параметров сдвижения подрабатываемой земной поверхности (рис. 4), решать задачи по охране поверхностных объектов.
Рис. 1 - Фрагмент цифрового плана горных работ по одному из промышленных пластов
Рис. 2 - Фрагмент совмещенного отображения горной выработки и геологического строения продуктивной толщи
Данные разработки уже нашли широкое практическое применение и во многом повлияли на методику выполнения отдельных рабочих процессов соответствующих отделов ПАО «Уралкалий» [1].
Рис. 3 - Программный модуль для годового планирования горных работ
Рис. 4 - Результаты обработки инструментальных наблюдений за оседаниями подрабатываемой земной поверхности
Опыт развития горных информационных технологий за последние десятилетия свидетельствует о том, что традиционная горная графическая документация перестает быть единственным необходимым элементом для решения различных задач. Разработаны и применяются технологии, в состав которых входят не только графические, но и другие данные, необходимые для полного описания горных объектов. Среди этих актуальных в настоящее время данных цифровые модели выработок и геологической среды, связанные с ними таблицы, результаты расчетов, трехмерные изображения и т. д.
Анализ работы отдельных отделов рудников показал, что на этапе внедрения информационной системы требуется вовлечение всех заинтересованных сотрудников инженерных служб в этот процесс и определенная исполнительская дисциплина. Вводимая в базу информация используется не только сотрудниками служб, отвечающих за ее полноту и качественный состав, но и специалистами других отделов горного предприятия и подрядных организаций. К примеру, если геолог не выдал объем примешанных при извлечении пород, маркшейдер не сможет составить акт на закрытие выемочной единицы. В сложных процессах выпадение какого-либо звена влечет за собой сбой всей цепи событий. В итоге сформировалось понимание: для наступления конечного результата требуется контроль за безусловным выполнением всей производственной цепочки по работе с информацией. Накопленные графические и атрибутивные данные с начала работы рудника, созданные на их основе документы, представляют собой особую ценность, поэтому требуется обеспечить их надежное хранение. Для этого с определенной частотой производится копирование (сохраняются дампы) базы данных, которая расположена на двух серверах, находящихся в разных зданиях.
База данных может быть "испорчена" и самими сотрудниками предприятия. Это может произойти в результате случайного или преднамеренного удаления информации или ввода ошибочных объектов. Поэтому должен производиться контроль технологического процесса ввода информации, требуется ее системное администрирование, организация прав доступа к отдельным сегментам информации, возможность восстановления не только всей базы из последнего дампа, но и отдельных, случайно удаленных объектов.
Каждый создаваемый горный объект проходит разные стадии жизненного цикла от проектирования до окончания его эксплуатации. Например, если говорить о горной выработке, то ее жизненный цикл начинается на этапе проектирования. В последующем, в процессе ее проходки и до окончания эксплуатации, а может быть, и в период закладки, информация об объекте интенсивно пополняется и обновляется разными службами горнодобывающего предприятия. Храниться эта информация о выработке должна до ликвидации предприятия, и даже в последующем может быть использована при планировании застройки или ином использовании подработанной земной поверхности. В базе данных должны сохраняться все релизы информационных объектов (от этапа проектирования до ликвидации). Съемки и замеры производятся по мере необходимости и на момент оплаты налогов, в это время должна быть возможность отображения положения выработок, заложенного пространства в них, отчетов по добыче и потерям полезного ископаемого и другой информации. Если используется многовариантное планирование горных работ, то все версии планов также должны храниться.
Поскольку в базе хранится вся информация по добыче, то должна быть организована подготовка данных для формирования отчетов в соответствии с требованиями отрасли и предприятия (замерная книга, книга первичного учета, статистические формы отчетности 70Тп, 5Гр и др.).
Коммерческие интегрированные горно-геологические системы хотя и предоставляют пользователям большой набор инструментов для моделирования объектов горного производства, но по причине российской специфики и закрытости программных кодов не могут решить существенную долю проблем предприятия. В силу этих причин для рудников ПАО "Уралкалий" принято решение о разработке своей системы.
Разработанная система основана на отработанных технологиях сетевого взаимодействия (IP-адресация, пространственный охват). В ее состав входят модули генерации и сохранения объектов, их версий и релизов. Одной из наиболее "продвинутых" сетевых систем управления базами данных (СУБД), позволяющих реализовать идею комплексного хранилища данных, включая графические 2D и 3D объекты, является СУБД Oracle семейства Oracle 12с. Она и объединяет все программные модули, входящие в состав формируемой горно-геологической информационной системы.
Для снижения стоимости конечных приложений авторами широко используются программные библиотеки с открытыми кодами. К таким можно отнести библиотеки QT, Geos, QGis. Они предоставляют удобную и функциональную среду для разработки как простых, так и средней сложности приложений. Причем уровень надежности функций, реализованных в этих библиотеках, и точность результатов не хуже штатных средств разработки программ для геоинформационных систем.
При работе с программными модулями реализован принцип многопользовательского доступа. Разработаны инструменты предоставления доступа к базе данных, формирования стандартных планшетов, контроля и восстановления ошибочно удаленной информации, запросная система к базе данных [1].
В настоящее время по результатам съемок и замеров горных выработок вся полевая информация заносится в базу, в ней формируются графические трехмерные и плоские объекты, последние выносятся на цифровой план. При этом к каждой выемочной единице на цифровом плане привязана необходимая атрибутивная информация (параметры горных выработок и целиков, объемы списанных запасов, качественные показатели полезного ископаемого и другие данные). Первоисточником поступления информации являются съемки и замеры, построенные по ним цифровые маркшейдерские планы горных работ, загруженные в базу данных и пополняемые в текущем режиме.
В конечном итоге все данные о геологической среде, выработках и объектах земной поверхности размещаются и поддерживаются в информационной системе и используются для решения задач учета, контроля и управления деятельностью предприятия. Визуализация графической информации может производиться в любых графических редакторах или ГИС-системах (Open GIS, MapInfo, ArcGis, Grafer и др.). В настоящее время в состав информационной системы входит совокупность программных приложений, представленных на рис. 5.
Рис. 5 - Упрощенная схема функциональной архитектуры горно-геологической информационной системы на рудниках ВКМКС
Функционально все программные модули объединены в автоматизированные рабочие места (АРМ), каждое из которых призвано решать инженерные задачи, стоящие перед конкретным подразделением горного предприятия. Создаваемая система постоянно поддерживается, пополняется новыми функциями и развивается новыми модулями [2, 3].
Нельзя сказать, что работа сотрудников инженерных служб в информационной системе стала легче. Первоначальный ввод информации, создание геологических моделей месторождения и сети существующих выработок в 3D графике потребовали немалых затрат труда и времени. Текущие инженерные работы пополнились новыми видами -построением локальных геологических моделей, обработкой пересечений трехмерных выработок и др. Строго контролируется исполнительская дисциплина инженерных служб.
Наблюдаются и положительные стороны от внедрения информационных систем. Появилась возможность комплексного использования геологической информации в процессе решения многих задач. Ведется полный и точный учет движения запасов, обоснованно проводятся налоговые выплаты при добыче полезного ископаемого. В процессе планирования горных работ выполняются многовариантные расчеты, что приводит к лучшим решениям в областях безопасности процесса ведения горных работ и экономической целесообразности. Автоматизированное создание графических материалов и различных отчетных форм позволяет использовать их в составе электронного графического документооборота.
Но основное преимущество от внедрения системы заключается в том, что ее использование позволяет на новый уровень поставить информационный ресурс, необходимый для принятия решений. Его ценность определяется той ролью, которую информация играет в принятии решения. А решения принимаются по важнейшим вопросам - и в сфере самого горного производства и его безопасности, и в вопросах его влияния на окружающую среду, и в области экономики.
В связи с изложенным, уровень применения информации становится одним из немаловажных факторов экономического развития горного предприятия и его конкурентоспособности. Такая информация должна рассматриваться как специфическая форма ценнейшего материального ресурса. А в условиях современного динамически меняющегося рынка сырья и усложнения горно-геологических условий эта информация становится незаменимым ресурсом, сопоставимым по важности с традиционными материальными и энергетическими ресурсами.
Литература
1. Катаев А.В. Создание элементов горно-геологической информационной системы горных предприятий / А.В. Катаев, С.Н. Кутовой // Tagungsband Energie und Rohstoffe 2013 - IFM & DMV: XV Int. ISM Congress 2013, Aachen Sept. 16-20: proc. -Clausthal - Zellerfield:VerlagGrbh, 2013- Vol. 1. - С. 506 - 510.
2. Автоматизация процесса обработки результатов инструментальных наблюдений и прогноз сдвижений и деформаций подрабатываемых участков земной поверхности на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей / С.Н. Кутовой, А.В. Катаев, П.А. Краснощёков, П.В. Шамин // IV международный конгресс по геомеханике, Варна, Болгария. - 2010. - С. 371-378.
3. Катаев А.В. Расчет прогнозных оседаний подрабатываемой земной поверхности с использованием интеграционных сеток и цифровых планов горных работ / А.В. Катаев, С.Н. Кутовой // VI International Geomechanics Conference: proc., Varna, 2014.
