Благодаря бурному развитию электроники её достижения всё шире используются в совершенствовании самых различных областей промышленного производства. Одно из направлений — автоматизированный сбор данных о показателях работы подвижных машин. Современные достижения электроники успешно применяются на достаточно консервативных и «неудобных» для внедрения открытых горных работах.
Пионерами внедрения автоматизированного сбора данных о работе подвижных горных машин в карьерах стали крупные зарубежные предприятия. Для горнодобывающей промышленности такие решения предлагают Modular Mining /1/ и Wenco International Mining Systems /2/. Roy Hill /3/ на одном из рудников по добыче железной руды в Австралии применил сквозную цифровизацию рабочих процессов. Показательным примером использования цифровых технологий в горной отрасли может служить Vale Brazil /4/ в Бразилии — третья по величине горнодобывающая компания и мировой лидер в железорудном бизнесе.
В России цифровизацию открытых горных работ предлагает ГК «Цифра» /5/. На золоторудных предприятиях Олимпиадинского и Наталкинского ГОКов («Полюс») и на месторождениях Таборный и Гросс (Nord Cold) успешно эксплуатируются системы Wenco.
Актуальность оперативного получения диспетчерской службой данных о показателях работы горных машин (чистое время работы, продолжительность простоев, производительность оборудования, скорость движения автосамосвалов, расход дизтоплива, выявление предаварийных ситуаций с двигателями и проч.) не вызывает сомнений. На основе получаемой в реальном времени информации диспетчер карьера принимает оперативное управленческое решение, позволяющее либо устранить возникший сбой в работе карьера, либо снизить его отрицательное воздействие. Кроме того, накопленная за определённый период информация о результатах работы каждого вида горных машин и карьера в целом даёт возможность обоснованно совершенствовать набор горного оборудования, параметры систем разработки, точнее оценивать эксплуатационные затраты на различных технологических операциях и в конечном итоге снижать себестоимость товарной продукции.
Если факты успешного внедрения автоматизированного сбора данных о работе горных машин на крупных карьерах достаточно известны, то о применении этой современной технологии на месторождениях по добыче золота из россыпей в России у авторов настоящей статьи сведений нет. Причиной «отставания» россыпной золотодобычи в применении столь привлекательной технологии можно отметить ряд следующих факторов:
- большая разбросанность по площади участков горных работ, обычно привязанных к промывочной установке;
- высокая динамика ведения горных работ по площади, вызванная, как правило, небольшой глубиной залегания пласта и его малой мощностью, что требует частого перемещения промывочных установок и передислокации всего комплекса оборудования по автоматизированному сбору данных;
- большая вероятность резкого изменения горнотехнических условий на месторождении, требующего замены типа горной машины и перемонтажа электронного оборудования, установленного на машинах;
- относительно невысокая величина годовой прибыли предприятий, не способствующая трате средств на такие мероприятия.
Тем не менее компания «Микросет» /6/ приняла решение о внедрении рассматриваемой технологии и на россыпных месторождениях. Внедрению системы способствовали собственные разработки компании «Микросет» и пороговое снижение стоимости технологий для дистанционного сбора данных с передвижных горных машин. Успешному внедрению передовой технологии содействовала также активная заинтересованность в ней директора ООО «Гран» (Магаданская обл.) Ю.И. Бабия.
Работы по использованию автоматизированного способа сбора данных о работе горных машин на россыпях ООО «Гран» начаты в 2017 году, они ежегодно совершенствовались, и по итогам 2021 года эту технологию можно считать успешно внедрённой.
Структура комплекса автоматизированного сбора данных представлена на рис. 1.
Комплекс сбора данных включает:
- Wi-Fi-сеть;
- камеры видеонаблюдения, установленные на горной технике и на стационарных объектах (всего 80 шт.). На рис. 2 показана 3D-камера, закреплённая на капоте бульдозера Д375А;
- GPS-контроллеры на всех горных машинах и вспомогательном автотранспорте (всего 80 шт.);
- систему учёта заправок оборудования дизельным топливом, установленную на автотопливозаправщиках;
- модули оценки эффективности работы (МОЭР) горной техники. Модули установлены на экскаваторах, тяжёлых бульдозерах и погрузчиках — всего 15 шт.;
- диспетчерскую.
Структура Wi-Fi-сети
Применяемая Wi-Fi-сеть включает антенны по периметру полигона, промежуточные усилители и приёмную антенну диспетчерской. Такая сеть позволяет подключать десятки камер видеонаблюдения и GPS-контроллеров, покрывать десятки квадратных километров площадей проведения горных работ, обеспечивать соединение с удалёнными участками, объединяя их в единую сеть и обеспечивая работу в реальном времени. У ООО «Гран» отсутствует внешнее интернет-соединение, поэтому был организован спутниковый канал для телефонии и получения интернета.
Камеры видеонаблюдения
На бульдозер устанавливается две камеры — переднего и заднего вида. Для остальных машин было установлено по одной камере переднего вида на крыше кабины.
Стационарные видеокамеры были установлены на промприборах, ШОФ, в местах общего пользования, в зонах ограниченного доступа, исходя из производственной необходимости.
Изображение с видеокамер передаётся в диспетчерскую в реальном времени. Видеопоток сохраняется в виде архива на сервере предприятия.
GPS-контроллеры
GPS-контроллеры устанавливаются на горной и вспомогательной технике и позволяют определять местоположение машины, скорость её движения, пройденное расстояние, режимы работы двигателя (обороты двигателя для расчёта отработанных моточасов, аварийное давление масла с подачей светового и звукового сигнала оператору и в диспетчерскую, температуру охлаждающей жидкости, мгновенный расход топлива), давление в шинах автосамосвалов и погрузчиков. Данные со всей техники передаются в диспетчерскую и на сервер. Текущие показатели работы техники отображаются в реальном времени. Из этих данных формируются отчётные формы для анализа показателей работы каждой машины.
Система учёта заправок
Автозаправщики оборудуются системой сбора данных о заправляемых в баки машин объёмах горючего. Операторы машин имеют персональные RFID-карты, по которым производится отпуск топлива из автозаправщика и учёт его количества. Система работает в реальном времени.
Модули оценки эффективности работы (МОЭР) горной техники
МОЭР в своем составе имеет следующие устройства:
- бортовой компьютер;
- 3D-камеру для определения вида выполняемой операции и измерения объема перемещаемой породы;
- 3D-камеру заднего вида на бульдозере для определения положения рыхлителя;
- устройство на экскаваторе для автоматического определения номера загружаемого самосвала;
- планшет оператора горной техники для вывода на него данных о ее работе (тип выполняемой операции, объем перемещаемой горной массы в текущей операции, накопленный объем перемещенной массы с начала смены, средняя скорость движения машины при выполнении текущей операции и средняя скорость с начала смены, пройденный путь при выполнении операции и с начала смены, расход топлива за операцию и с начала смены и др.);
- планшет горного мастера, позволяющий ему дистанционно получать вышеперечисленные данные о режимах работы любой горной техники, оборудованной МОЭР. На планшет выводится видео с 3D-камер, данные выводятся наложенным текстом на изображение с камеры.
Вся полученная информация и видео с 3D-камер со всех МОЭР передается в диспетчерскую в реальном времени.
При отсутствии соединения с Wi-Fi-сетью МОЭР работает автономно, сохраняя данные в бортовом компьютере. С восстановлением соединения с сетью передача возобновляется, целостность данных на сервере сохраняется, потеря данных не происходит.
Диспетчерская
Диспетчерская включает в себя:
- серверную для хранения и обработки поступающих данных, хранения видео с камер;
- видеостену с шестью панелями размером 1 м в диагонали каждая для вывода видео и работы с данными (рис. 3).
Диспетчерское программное обеспечение имеет следующие возможности:
• Вывод на экраны изображения с камер, установленных на горной технике, в реальном времени и из архива.
• Вывод на экраны видео со стационарных камер в реальном времени и из архива.
• Вывод на экран видео и данных с МОЭР, установленных на технике.
• Вывод на экран и на печать результатов мониторинга предприятия:
- модуль формирование наряд-заданий, путевых листов;
- модуль учета заправок;
- модуль технического обслуживания техники по адаптивным моточасам;
- модуль аварийных ситуаций в реальном времени;
- модуль формирования графиков и отчетов о работе горного предприятия с текущими и архивными данными за любой период;
- модуль расчета себестоимости перемещения 1 м3 горной массы по каждой единице техники, участку работ, по горному предприятию в целом.
Всего средствами дистанционного сбора данных на предприятии было оснащено следующее подвижное оборудование:
- бульдозер-рыхлитель Д375А — 6 шт.;
- экскаватор гидравлический обратная лопата с вместимостью ковша 1,0 м3 — 7 шт.;
- экскаватор гидравлический обратная лопата с вместимостью ковша 1,5 м3 — 1 шт.;
- колёсный погрузчик WA-420 с вместимостью ковша 3,0 м3 — 1 шт.;
- автосамосвал FAW грузоподъёмностью 22 т (КНР) — 3 шт.;
- автосамосвал Shacman грузоподъёмностью 20 т (КНР) — 6 шт.;
- автосамосвал КамАЗ грузоподъёмностью 20 т — 8 шт.
Анализ полученных наблюдений и их технико-экономическая оценка будут представлены в последующих статьях.
Читать продолжение статьи: «Расчёт себестоимости машино-суток горного оборудования с использованием данных, полученных дистанционным способом»
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. https://www.modularmining.com;
2. https://www.wencomine.com;
3. https://www.royhill.com.au/our-operation/our-smart-mine;
4. http://www.vale.com/brasil/EN/business/mining/Pages/default.aspx;
5. https://www.zyfra.com/ru;
6. http://b2mine.com
-------------------------------------------------------------------------------------
СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА
ДЛЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ООО «Микросет» (Москва) – поставщик промышленного компьютерного оборудования и разработчик специализированного программного обеспечения.
На рынке с 1991 года. С 2013 года внедряет системы мониторинга и управления производством на золотодобывающих предприятиях.
+7 906 789 47 88, lv@microset.ru, www.b2mine.ru
