Развитие систем промышленной безопасности в горной добыче

Автор: Коршунов Геннадий Николаевич, к.т.н.


Системы промышленной безопасности, используемые при добыче полезных ископаемых, должны обязательно соответствовать строгим требованиям законодательства и технически отвечать производственным требованиям современных предприятий горнодобывающей отрасли. В этой статье мы разберем подробнее, какие системы сегодня существуют на российском рынке, насколько они соответствуют необходимым критериям и на что предприятиям нужно обращать первоочередное внимание при выборе той или иной системы безопасности.

Обеспечение безопасности при работе на таких объектах повышенного риска, как карьеры, шахты и разрезы - это первоочередная обязанность каждого горнодобывающего предприятия. Несоблюдение норм и правил при добыче полезных ископаемых приводит к самым серьезным последствиям - для жизней сотрудников, для деятельности организации и в целом для горной отрасли. Каждый несчастный случай или авария наносят репутационный ущерб общему делу, они являются печальным признанием того, что все ещё есть проблемы в обеспечении безопасности людей, работающих на объектах горнодобывающей отрасли.

В соответствии со статьей 9.1 Кодекса административных правонарушений Российской Федерации, нарушение требований промышленной безопасности влечет за собой наложение на юридических лиц штрафа до 1 млн рублей или приостановление работы на срок до 90 суток, что неминуемо приведет предприятие к большим финансовым убыткам. Наряду с этим, ответственность могут понести и должностные лица - статья 9.1 КоАП закрепляет наложение на них штрафов до 50 000 рублей или дисквалификацию на срок от года до двух лет. И, конечно, если несоблюдение правил привело к трагическим последствиям, то за это может наступить уголовная ответственность.

Помнить о пагубных последствиях невнимательного отношения к промышленной безопасности и знать о неотвратимости наказания должны все лица, которые прямо или косвенно ответственны за её обеспечение на горнодобывающих предприятиях. И для до того, чтобы предотвратить возможные аварии, необходимо крайне серьезно подходить к выбору систем промышленной безопасности, способных эффективно предупреждать подобные риски.

Основные требования к системам промышленной безопасности

При реализации мер по обеспечению промышленной безопасности при добыче полезных ископаемых одно из самых главных условий - это наличие на предприятии средств позиционирования объектов (горных рабочих, транспорта и добывающего оборудования), систем связи и аварийного оповещения персонала. Для того, чтобы понять, каким требованиям должны соответствовать системы промышленной безопасности с точки зрения выполнения данного условия, необходимо обратиться к нормативно-правовым основам, закрепленным в официальных приказах и положениях.

Главный законодательный документ, в котором сформулированы требования по промышленной безопасности для предприятий горнодобывающей отрасли - это Приказ Ростехнадзора №599 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» от 11 декабря 2013 года.

Требования к ведению горных работ закрытым способом прописаны в части 4 Приказа. В пункте 75 сообщается, что «шахты должны быть оборудованы системами позиционирования горных работников, позволяющими контролировать их местонахождение, с выводом информации диспетчеру шахты». Требования к ведению горных работ открытым способом сформулированы в части 5 Приказа. В пункте 597 говорится, что средства позиционирования необходимо использовать для безопасной эксплуатации транспорта и добывающего оборудования, для контроля скоростных режимов и взаимного расположения горнотранспортных средств и исполнительных механизмов. Они, в свою очередь, должны отвечать ряду обязательных критериев, детализированных в данном пункте.

Среди них: «непрерывная передача координат и скоростей движения в диспетчерский пункт с отображением навигационных параметров на терминалах операторов» и «точность позиционирования». Обязательная точность должна составлять не более 1 метра для железнодорожного транспорта, не более 0,1 метра для исполнительных механизмов буровых станков и добычного оборудования и не более 3 метров для автомобильного транспорта, бульдозеров и персонала.

Также Приказ №599 обязывает оснащать сотрудников горнодобывающего предприятия, находящихся на объекте проведения горных работ, индивидуальными средствами позиционирования с непрерывной передачей данных о местоположении в диспетчерский пункт. В свою очередь, программное обеспечение должно своевременно оповещать персонал об опасности столкновений, о возможных наездах, приближениях к опасным зонам, нарушениях технологических параметров и режимов эксплуатации горнотранспортного оборудования.

Если суммировать эти требования, то система промышленной безопасности, используемая при горной добыче, должна:

  • Определять координаты работников, оборудования и транспорта на территории ведения горных работ в режиме реального времени c разрешением не хуже ±1-3 м.
  • Автоматически и гарантированно оповещать каждого работника предприятия о возникшей аварийной ситуации и регистрировать его местоположение при возникновении данной ситуации.
  • Предупреждать столкновения с транспортом.

Еще одно немаловажное требование, закрепленное законодательно - это способность системы безопасности осуществлять газовый контроль среды и своевременно реагировать на превышение допустимых норм. Данное требование должно неукоснительно соблюдаться в шахтах, но не является строго обязательным для карьеров. Однако если в составе системы, установленной на карьере, есть возможность подключать датчики физического состояния персонала (давление, пульс) для фиксации факторов усталости, а также возможность подключать датчики газа, давления, температуры и т.д., это в любом случае будет неоспоримым преимуществом и дополнительной гарантией промышленной безопасности.

И, само собой разумеется, вместе с соответствием законодательным требованиям по обеспечению промышленной безопасности система должна быть производительной, надежной и эксплуатироваться с минимальными затратами.

Теперь, определив критерии выбора системы безопасности для горной добычи, мы можем перейти к более детальному анализу предложений, существующих на российском рынке.

Ведущие системы промышленной безопасности и их особенности

На сегодняшний день у российских горнодобывающих предприятий есть достаточно широкий выбор отечественных и международных систем промышленной безопасности c технологиями позиционирования объектов, функциями обеспечения связи и аварийного оповещения. Некоторые системы созданы исключительно для шахт, другие же объединяют в себе возможности контроля как подземной добычи, так и разработки полезных ископаемых открытым способом. Остановимся на наиболее распространенных системах и рассмотрим возможности следующих производителей: Cisco (США), DavisDerby (Великобритания), «Радиус» (Россия), Flexcom (Канада), «Гранч» (Россия), «Ингортех» (Россия) и «РТЛ Сервис» (Россия).

Прежде всего, стоит подробнее остановиться на технологиях, применяемых в указанных системах безопасности. Это позволит понять, от чего зависит их соответствие требованиям закона и задачам горнодобывающих предприятий.

Все перечисленные системы работают с использованием беспроводных технологий. Различные производители применяют разные стандарты связи, поэтому скорость передачи данных и дальность действия могут существенно отличаться друг от друга (см. схема №1). Чем выше скорость передачи данных, тем большие объемы информации можно передавать в режиме реального времени. Допустим, не только данные о местоположении людей, подвижных объектов и техники, но и информацию с камер видеонаблюдения и дополнительных датчиков. Для сравнения: у DavisDerby и Flexcom беспроводная скорость составляет 0,25 мегабит в секунду, у «Ингортех» - 0,5 Мбит/с, у остальных систем - в среднем по 50 Мбит/с

 

При этом, в каждой из рассматриваемых систем безопасности беспроводная связь поддерживается с помощью проводных технологий. Как правило, это оптоволоконные магистрали - они обеспечивают наилучшую скорость передачи информации в условиях подземной и карьерной добычи. К примеру, продукты компании DavisDerby функционируют на основе проводных магистралей c использованием беспроводных узлов WiPAN и технологий ZigBee.

Для обеспечения производительной работы в системах безопасности есть различные антенны, ретрансляторы, радиомаршрутизаторы и т.д. Так, в продуктах RealTrac (группа компаний «РТЛ Сервис») функция ретрансляторов сигнала возложена на оборудование, установленное стационарно, и на подвижные объекты, роль которых выполняют транспортные средства.

От того, какие технологии и устройства применяются в системах безопасности, зависит точность позиционирования. Поэтому на этапе выбора системы важно тщательно выяснять, насколько современны используемые технологии и не являются ли они устаревшими.

Например, следует знать, что в зарубежной системе Flexcom до сих пор применяется технология LeakyFeeder, которая также известна как «излучающий кабель». В свое время она была разработана, чтобы повысить качество позиционирования объектов под землей. Но постепенно стало понятно, что потенциал развития у данной системы исчерпан. В первую очередь на это повлияли слишком высокая мощность излучения и ограниченное количество усилителей.

Для оценки производительности и точности систем безопасности следует обратиться к еще одной схеме №2. На ней системы распределены в соответствии со скоростью беспроводной передачи данных и расстоянием между узлами связи. Чем больше это расстояние, тем система точнее определяет локацию объектов позиционирования.

 

В целом, с точки зрения точности позиционирования, характеристики рассматриваемых систем безопасности значительно разнятся. В продуктах «Гранч», Cisco и Flexcom показатель точности позиционирования составляет ±20 метров. У DavisDerby точность лучше в два раза: ±10 метров. В разработках «Ингортех» она варьируется от 1 до 3 метров. У «РТЛ Сервис» точность составляет 0,5-1 м.

Возвращаясь к требованиям Приказа Ростехнадзора №599, важно понимать, реализовано ли в системе автоматическое гарантированное оповещение. Среди упомянутых систем такая функция существует в каждой из них. Также во всех этих системах реализована двусторонняя голосовая связь. Но при этом всегда стоит уточнять, обладает ли рация, которая поставляется в составе системы промышленной безопасности, степенью защиты корпуса IP67. Это необходимо для того, чтобы оборудование могло выдерживать экстремальные условия эксплуатации.

Кстати, у некоторых поставщиков систем безопасности реализована цифровая голосовая связь («Ингортех», «РТЛ Сервис»). Используя развернутую на объекте инфраструктуру, рация отправляет голосовое сообщениедиспетчеру или другому абоненту по SIP-протоколу через АТС-систему безопасности, интегрированную в телефонную сеть предприятия.

И, конечно, необходимо учитывать наличие в системах безопасности функции предотвращения столкновений. Наиболее соответствующей задачам предприятия станет та система промышленной безопасности, в которой реализованы два направления контроля: сближение «транспорт-транспорт» и сближение «транспорт-человек». Из всех указанных поставщиков подобные возможности предлагают только «РТЛ Сервис» и Flexcom.

Если вкратце описывать принцип действия функции предотвращения столкновений, то это происходит за счет оповещения всех работников, находящихся в зонах риска, о любом опасном сближении - с помощью световой индикации, звуковой индикации и вибрации. Для этого на подвижной технике устанавливаются блоки контроля движения, а каждому сотруднику выдается трекер. Блок системы предотвращения столкновений, установленный на конкретной единице транспорта, фиксирует положение других транспортных средств и людей вокруг себя. Преимуществом такого подхода является то, что в данном случае не требуется соединения с Интернетом или другими сетями передачи данных - то есть система работает автономно. Таким образом предотвратить столкновение можно при полном отсутствии связи, а также в условиях запыленности, плохой видимости и недостаточной освещенности.

Сравнение ведущих систем на соответствие требованиям безопасности

Выявив особенности рассматриваемых систем и факторы, которые обязательно нужно учитывать, мы попробуем рассмотреть данные разработки в комплексе. Для этого предлагаем обратиться к сравнительной таблице ключевых характеристик систем:

 

Параметр

Cisco

PBE Group (Flexcom)

ГК "РТЛ Сервис" (RealTrac)

НПФ "Гранч" (Гранч)

Ингортех (СПГТ-41 / Исеть)

DavisDerby

   

 

 

 

 

 

 

Позиционирование

Технология позиционирования

Wi-Fi

RFID / UHF

Bluetooth / UWB

Wi-Fi

RFID

WiPAN

Частота локаций, с-1

1

0,2

0,1

1

0,2

0,1

Точное позиционирование, м

±20

±20

±0,5 - 1

±20

-

±10

Зональное позиционирование, м

±20

±20

±20

±20

±20

±10

Скорость и направление

да (ограничено точностью)

да (ограничено точностью)

да

да (ограничено точностью)

да (ограничено точностью)

да (ограничено точностью)

Радиус обнаружения

100

30

110

100

50-100

100

Потребность в регулярном аудите (калибровке системы)

да

 

 

да

 

 

   

 

 

 

 

 

 

Передача данных

Проводная, Мбит/с

100

100

100

100

100

100

Беспроводная, Мбит/с

50

0,25

50

50

0,5

0,25

Подключение стороннего оборудования

да

нет

да

да

нет

нет

   

 

 

 

 

 

 

Голосовая связь

Технология голосовой связи

Wi-Fi

Wi-Fi / Feeder

Wi-Fi / SubGhz (собственный протокол)

Wi-Fi

NanoLOC

DIS 5

Количество цифровых каналов

50

20

50

50

30

12

Ограничения связи

покрытие

покрытие

покрытие

покрытие

топология / покрытие

топология / покрытие

Контроль получения

нет

нет

да (ограниченно моделью)

да

нет

нет

   

 

 

 

 

 

 

Предотвращение столкновений

Транспорт-Транспорт

нет

да

да

нет

нет

нет

Транспорт-Человек

нет

да

да

нет

нет

нет

   

 

 

 

 

 

 

Мониторинг среды

Подключение bluetooth устройств

 

 

да

 

 

 

Подключение датчиков

да

да

да

да

да

да

Управление оборудованием

 

 

да

 

 

 

Напомним, что для обеспечения промышленной безопасности на шахтах и карьерах необходима система, которая полностью соответствует требованиям Приказа Ростехнадзора №599. А именно: обладает высокой точностью позиционирования, имеет функцию аварийного оповещения и способна предотвращать столкновения. С учетом этих условий и на основании данных таблицы можно утверждать, что:

  • По точности позиционирования в наибольшей степени отвечают требованиям Приказа №599 системы производства ГК «РТЛ Сервис» и «Ингортех».
  • С точки зрения возможности аварийного оповещения обязательным критериям безопасности соответствуют все системы.
  • В плане предотвращения столкновений выбор ограничивается разработками ГК «РТЛ Сервис» и Flexcom.

Если стоит задача обеспечивать промышленную безопасность ведения работ горного персонала в шахте, то для этого в той или иной степени могут подойти все системы, описанные в данной статье. Но если необходимо контролировать безопасность на карьерах или одновременно при ведении работ открытым и закрытым способом, то соответствующие возможности есть во всех системах, за исключением систем «Гранч» и «Ингортех».

Также в каждой системе, представленной в данном обзоре, существует возможность подключать датчики мониторинга окружающей среды. Как и говорилось в начале, это не является обязательным требованием закона в случае с карьерной добычей, но безусловно будет важно для тех, кто нацелен обеспечивать предельно высокий уровень безопасности на своих предприятиях. При этом стоит обратить внимание, что далеко не во всех системах можно подключать bluetooth-устройства или удаленно управлять оборудованием.

Дополнительные рекомендации по выбору системы

Наряду с описанными критериями, при выборе системы безопасности необходимо обращать внимание на такую характеристику, как модульность. В отличие от дорогих многофункциональных систем безопасности, в случае с модульными системами достаточно установить базовый продукт и уже далее по мере необходимости дополнять его новыми опциями и дополнительным функционалом. Такой подход избавляет предприятия от лишних финансовых затрат.

Преимуществом системы безопасности станет наличие в ней возможности взаимодействовать с другими устройствами, применяемыми в работе предприятия. Например, посредством bluetooth-соединения. Это позволит продуктивнее работать с разными устройствами в рамках одной системы контроля и управления.

На программном уровне наиболее эффективной станет та система безопасности, которая может быть интегрирована с другими управленческими системами, использующимися на горнодобывающем предприятии - например, с SAP и 1С. Таким образом, данные, поступающие от системы безопасности, будут доступны в привычных отчетах основной системы управления предприятием.

Особенно тщательно стоит оценивать потенциал системы не только с точки зрения контроля безопасности, но и управления производственными процессами предприятия. В случае если система позволяет отслеживать и анализировать работу персонала и контролировать, что происходит с транспортом, оборудованием и т.д., то она вполне может стать инструментом оптимизации бизнеса и повышения производительности труда.

Надеюсь, что сравнительный анализ систем промышленной безопасности и итоговые рекомендации позволят вам выбрать именно ту систему, которая обеспечит высокий уровень безопасности и сделает работу горнодобывающего предприятия максимально эффективной!

Автор: Коршунов Геннадий Николаевич, канд. технических наук.