RU2180941C2

RU2180941C2 - Automated system to test and control production process, environment and positions of miners in underground workings

Info

Publication number: RU2180941C2
Application number: RU2000104476/03A
Authority: RU
Inventors: А.М. Баранов; А.Н. Калиновский
Original assignee: Баранов Андрей Михайлович; Калиновский Александр Николаевич
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2002-03-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: given automated system collects, analyses and transmits information over wireless and radio communication channels automatically or on request. System operates under control of master computer coupled by information lines to stations of information collection and transmission which are distributed over underground workings. To control environment and positions of miners in underground workings master computer is additionally fitted with special software SMOG that helps to collect, store, analyze and transmit information automatically or on request. Stations of information collection and transmission are equipped with receivers of coded radio signals and sensors of state of environment and miners are provided with transmitters of coded radio signals of limited effective range built into caplamps. In this case transmitters of coded radio signals send signals automatically several times per minute. Each miner is assigned his one-of-a-kind code. Effective range of transmitters of coded radio signals is so chosen that signal is registered by at least one receiver and not more than two receivers located in adjacent stations of information collection and transmission placed at maximum distance one from another in zones of control over positions of miners. Frequency of sending of coded radio signal is so chosen that miner cannot move over distance exceeding half-distance ( maximum ) between two adjacent stations of information collection and transmission during time between two sequential pulses. EFFECT: raised efficiency of production processes and operational safety in underground workings thanks to enhanced effectiveness of rescue operations in case of emergency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического контроля и управления и может быть использовано в крупных производствах, в особенности на рудниках и шахтах, для контроля и управления технологическими процессами, для контроля и анализа состояния окружающей среды, для мониторинга местоположения рабочих, для передачи им аварийных и других сообщений, а также для повышения эффективности спасательных работ при аварийных ситуациях. The invention relates to automatic monitoring and control systems and can be used in large industries, especially in mines and mines, for monitoring and controlling technological processes, for monitoring and analyzing the state of the environment, for monitoring the location of workers, for transmitting emergency and other messages to them , as well as to increase the efficiency of rescue operations in emergency situations.

Известны устройства - сигнальные системы - для передачи горнорабочим кодированных радиосигналов (в том числе и аварийных) как непосредственно с дневной поверхности Земли [1], так и при помощи базовых станций, распределенных по подземной выработке [2]. Known devices - signaling systems - for transmitting to the miner coded radio signals (including emergency ones) both directly from the Earth’s surface [1], and with the help of base stations distributed over underground workings [2].

В качестве прототипа выбрана информационная система [3], которая позволяет контролировать производственные процессы и работу механизмов в подземных выработках, а также передавать персоналу сообщения, необходимые для управления технологическими процессами. При этом сбор и передача информации (команд, сообщений и т. п.) производится из пульта управления, связанного информационной магистралью с базовыми станциями сбора и передачи информации, распределенными по подземной выработке, при помощи каналов проводной и радиосвязи в автоматическом режиме или по запросам. An information system [3] was selected as a prototype, which allows controlling production processes and the operation of mechanisms in underground workings, as well as transmitting messages necessary for process control to personnel. In this case, the collection and transmission of information (commands, messages, etc.) is carried out from the control panel connected by the information highway to the base stations for the collection and transmission of information distributed over the underground using wire and radio channels in automatic mode or upon request.

Известные системы сбора и передачи информации в подземных выработках не позволяют осуществлять непрерывный контроль за состоянием окружающей среды (горно-геологических условий и рудничной атмосферы) и местоположением горнорабочих. Known systems for collecting and transmitting information in underground workings do not allow continuous monitoring of the environment (mining and geological conditions and the atmosphere of the mine) and the location of miners.

Сущность заявленного технического решения - автоматизированной системы управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках, осуществляющей сбор, анализ и передачу информации по каналам проводной и радиосвязи в автоматическом режиме и по запросам, согласно изобретению заключается в том, что система дополнительно оснащается приемниками кодированных радиосигналов и датчиками состояния окружающей среды, распределенными по подземной выработке, а горнорабочие оснащаются передатчиками кодированных радиосигналов ограниченного радиуса действия, вмонтированными в головные светильники, что позволяет помимо производственных процессов осуществлять непрерывный контроль за состоянием окружающей среды (горно-геологическими условиями и рудничной атмосферой) и местоположением горнорабочих в подземных выработках. The essence of the claimed technical solution is an automated control system for production processes, the environment and the location of miners in underground workings, collecting, analyzing and transmitting information via wire and radio channels in automatic mode and upon request, according to the invention, the system additionally equipped with coded radio receivers and environmental sensors distributed over the underground mine, and miners are equipped with transmitters of encoded radio signals of limited range mounted in the head luminaires, which, in addition to production processes, allows continuous monitoring of the environment (mining and geological conditions and the mine atmosphere) and the location of miners in underground workings.

Схема предлагаемой системы представлена на чертеже (показаны в основном только дополнительные предлагаемые элементы системы). Пульт управления ПУ (1), оснащенный ЭВМ, соединен информационной магистралью со станциями сбора и передачи информации ССПИ (2), распределенными по подземной выработке. ССПИ оснащаются приемниками кодированных радиосигналов (5) и датчиками состояния окружающей среды (3). Горнорабочие оснащаются передатчиками кодированных радиосигналов ограниченного радиуса действия, вмонтированными в головные светильники (4). The scheme of the proposed system is presented in the drawing (basically only the additional proposed system elements are shown). The control panel of the control unit (1), equipped with a computer, is connected by an information highway to the information collection and transmission stations of the SSPI (2), distributed over the underground mine. SSPI are equipped with coded radio receivers (5) and environmental sensors (3). Miners are equipped with transmitters of coded radio signals of a limited radius of action, mounted in head lamps (4).

Предлагаемая автоматизированная система в части контроля состояния окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках работает следующим образом. Головная ЭВМ ПУ под управлением специального программного обеспечения (ПО "СМОГ") автоматически или по запросам оператора посылает команды на измерение и передачу параметров окружающей среды, а также передачу зарегистрированных кодированных радиосигналов в головную ЭВМ для анализа и хранения. Передатчики кодированных радиосигналов, которыми оснащены головные светильники горнорабочих, посылают сигналы автоматически с частотой несколько раз в минуту, при этом за каждым горнорабочим закрепляется свой уникальный код. Радиус действия передатчика-приемника кодированных радиосигналов выбирается таким образом, чтобы в зонах контроля местоположения горнорабочих сигнал регистрировался по крайней мере одним приемником и не более, чем двумя, расположенными в соседних ССПИ, находящимися на максимальном расстоянии друг от друга (например, на расстоянии 100 м). Частота посылки кодированного радиосигнала выбирается такой, чтобы за время между двумя последовательными посылками горнорабочий не смог переместиться на расстояние, превышающее половину расстояния (максимального) между двумя соседними ССПИ. Ограниченный радиус действия и соответствующая частота посылки кодированного радиосигнала позволяют определять местоположение горнорабочих с погрешностью не хуже, чем половина расстояния между соседними ССПИ. Результаты анализа поступающих данных автоматически (например, при возникновении пред аварийной ситуации) или по команде оператора передаются персоналу, находящемуся в подземной выработке, известными способами: в виде сообщений на дисплеях, подключенных к ССПИ, или по телефону [3], в виде речевых или кодированных сообщений по радиоканалу [1, 2] , путем включения специальной звуковой и/или световой сигнализации и т.п., а также используются для управления технологическими процессами по командам, генерируемым ПО "СМОГ" (включение/отключение механизмов и приборов, освещения и т.п.). Информация как о текущем местоположении горнорабочих, так и об их местоположении в течение предшествующего периода времени может быть использована для организации поисково-спасательных работ в случае аварии в подземной выработке. The proposed automated system regarding environmental monitoring and the location of miners in underground workings works as follows. The main host computer under the control of special software (SMOG software) automatically or at the request of the operator sends commands for measuring and transmitting environmental parameters, as well as the transfer of registered encoded radio signals to the host computer for analysis and storage. The coded radio transmitters that the miners' headlights are equipped with, send signals automatically at a frequency of several times per minute, with each miner assigned a unique code. The range of the transmitter-receiver of the coded radio signals is selected so that in the zones of monitoring the location of miners the signal is recorded by at least one receiver and not more than two located in neighboring passive interference detection systems, located at a maximum distance from each other (for example, at a distance of 100 m ) The frequency of sending the encoded radio signal is selected so that during the time between two consecutive parcels the miner could not move a distance exceeding half the distance (maximum) between two neighboring passive interference detectors. The limited radius of action and the corresponding frequency of sending the encoded radio signal allow us to determine the location of miners with an error no worse than half the distance between neighboring passive information systems. The results of the analysis of the incoming data automatically (for example, in the event of an emergency) or at the command of the operator are transmitted to the personnel located in the underground mine by known methods: in the form of messages on displays connected to the SSPI, or by phone [3], in the form of speech or coded messages on the radio channel [1, 2], by turning on a special sound and / or light signaling, etc., and are also used to control technological processes according to the commands generated by the SMOG software (turning on / off the mech nisms and instruments, lighting, etc.). Information about both the current location of miners and their location during the previous period of time can be used to organize search and rescue operations in the event of an accident in an underground mine.

Таким образом, предлагаемая автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках помимо повышения эффективности производственных процессов повышает уровень безопасности работ в подземных выработках и увеличивает эффективность поисково-спасательных работ в случае аварий. Thus, the proposed automated system for the management and control of production processes, the environment and the location of miners in underground workings, in addition to increasing the efficiency of production processes, increases the safety level of work in underground workings and increases the efficiency of search and rescue operations in case of accidents.

Источники информации
1. Патент РФ RU 2112146 С1.Sources of information
1. RF patent RU 2112146 C1.

2. UK Patent Application GB 2091462 А. 2. UK Patent Application GB 2091462 A.

3. UK Patent Application GB 2100037 A. 3. UK Patent Application GB 2100037 A.

Claims

An automated control system for production processes, the environment and the location of miners in underground workings, characterized in that it carries out control and management of technological processes in underground workings through wired and radio communication channels in automatic mode and upon request, while the computer of the control panel of the system is equipped with SMOG software, information collection and transmission stations distributed over underground mining and connected to the inform control panel the mains are equipped with coded radio signal receivers and environmental sensors distributed over the underground mine, and miners are equipped with limited-range coded radio transmitters mounted in the headlights, with the possibility of continuous monitoring of the environment and the location of miners in underground workings and use this information for process control.