Дипломная (вкр): Перспективы внедрения спутниковой GPS-навигации на горнодобывающем предприятии

Можно проследить следующие этапы становления и развития Системы диспетчеризации "Карьер".

год:

участие в выставке МИНЭКСПО и подписание контракта на внедрение Системы с ЗАО "Черниговец";

введение новых элементов Системы: интегрированного контроллера и системы контроля расхода топлива;

подписание соглашения о стратегическом партнерстве с ПО "БелАЗ".

год:

сертификация Системы контроля загрузки и расхода топлива (СКЗиТ) в Росстандарте и начало монтажа Системы на конвейере ПО "БелАЗ";

монтаж 5 автосамосвалов на ПГОКе;

демонстрационные испытания в ОАО "Кузбассразрезуголь";

монтаж бортового оборудования в ЗАО "Черниговец".

год:

внедрение Системы в ЗАО "Черниговец";

внедрение Системы в ОАО "Криворожсталь";

подписание контракта с ОАО "Ингулецкий ГОК".

год:

открытие филиала в г. Кемерово;

внедрение Системы в ОАО "Ингулецкий ГОК";

внедрение Системы в ОАО "Разрез Талдинский";

подписание Соглашения о стратегическом партнерстве №2 с ПО "БелАЗ" по созданию Системы управления тяговым электроприводом (СУТЭП);

начало монтажа оборудования на самосвалах грузоподъемностью 55 т;

разработка СКЗиТ для малых БелАЗов.

г:

открытие Украинского филиала;

организация представительства в Северо-Западном регионе;

внедрение Системы на базе цифрового стандарта TETRA в ОАО "Южный Кузбасс";

оборудование автосамосвалов грузоподъемностью 40 тонн на Ачинском глиноземном комбинате;

оборудование автосамосвалов грузоподъемностью 40 тонн на Магнитогорском металлургическом комбинате;

внедрение системы в СП "Эрдэнэт" (Монголия);

монтаж бортового оборудования на ОАО "Стойленский ГОК" и ОАО "ОЛКОН";

на Черниговском разрезе оборудовано 22 локомотива;

испытание системы на Мирнинском ГОКе;

на ПГОКе 2 автосамосвала KOMATSU HD-785, HD-1200 включены в систему диспетчеризации "Карьер";

представление Системы на выставке "МИНЭКСПО 2004";

поставлено на БелАЗ и в хозяйства более 800 СКЗиТ и 300 СУТЭП.

-….. гг.

Дальнейшее развитие и модернизация системы диспетчеризации "Карьер" по следующим направлениям:

1.   развитие бортового оборудования транспортно-погрузочного

2.      комплекса;

.        развитие программного обеспечения диспетчерского центра;

.        развитие средств передачи данных в диспетчерский центр;

.        развитие инфраструктуры технической поддержки системы.

3.2 Состав Системы

В состав системы диспетчеризации горнотранспортного комплекса "Карьер" входит следующее оборудование:

оборудование мобильных объектов;

коммуникационное оборудование;

оборудование диспетчерского центра;

программное обеспечение;

рабочие места пользователей.

.2.1 Оборудованные мобильные объекты Системы

Оборудованные мобильные объекты:

автосамосвалы БелАЗ;

экскаваторы;

локомотивы;

буровые станки;

бульдозеры;

думпкары;

топливозаправщики.

.2.2 Бортовое оборудование транспортных средств

Контролируемые машины оснащаются следующим базовым комплектом бортового оборудования (рисунок 7) [16]:

радиостанция с антенной -для обмена цифровой информацией между машиной и радиостанцией, установленной на диспетчерском пункте;

бортовой контроллер со встроенным приемником GPS (датчик местоположения, курса и скорости машины);

набор датчиков (загрузки, уровня топлива и т.д.);

GPS антенна;

GPS приемник (как правило, интегрированный в радионавигационную плату РНБ);

бортовая оснастка.

Рисунок 7. Бортовое оборудование самосвалов

Все бортовое оборудование можно представить в виде трех крупных блоков (систем): системы контроля загрузки и топлива (СКЗиТ), блока телеметрии и навигации для системы контроля загрузки и топлива (БТиН) и радиостанции.

Система контроля загрузки и топлива предназначена для:

измерения веса перевозимого автомобилем груза при помощи датчиков

давления в цилиндрах подвески и бортового контроллера;

выдачи сигналов (включение фонарей шкалы загрузки) машинисту экскаватора о достижении самосвалом оптимальной загрузки (с целью предотвращения недогрузки и перегрузки автомобиля);

автоматического сбора и хранения в журнале регистрации рейсов информации о дате и времени каждой загрузки, весе груза, пробеге, объеме грузоперевозки (в тонно-километрах) и номере водителя, осуществлявшего этот рейс (или номера смены);

автоматического сбора и передачи в диспетчерский центр информации о транспортном средстве (вес груза, количество топлива, координаты, скорость и т. п.);

дополнительных сервисных функций (например, упрощения процедуры заправки цилиндров подвески азотом).

Блок телеметрии и навигации предназначен для:

съема и накопления информации о текущем состоянии и местоположения ТС;

дифференциальной коррекции (под контролем диспетчерского центра);

приема и передачи информации в Диспетчерский центр (ДЦ) и отображения ее на индикаторной панели;

управления работой радиостанции;

Система контроля загрузки и топлива включает в себя:

бортовой контроллер СКЗ-02.01;

датчик уровня топлива в баке УТ-90;

инклинометр ИК-02 (датчик угла наклона автосамосвала в продольном направлении);

датчики давления в подвесках МН-1 (4шт.)

панель индикаторная P1203;

принтер для распечатки чека;

комплект бортовой оснастки, включающий, в частности, сигнальные фонари для индикации текущей загрузки оператору экскаватора.

Существует другой вариант системы контроля загрузки и топлива, отличающийся составом датчиков для определения загрузки (в системе используется 4 силовых датчика ДЗ-20, смонтированных в технологическом пальце автосамосвала). СКЗиТ может быть адаптирована для транспортных средств любой грузоподъемности и различных производителей.

В блок телеметрии и навигации включен навигационный GPS приемник Jupiter фирмы Conextant (Rockwell) или аналогичный, осуществляющий определение координат [17] с точностью 2...5 метров (в дифференциальном режиме [18]), а также скорости и курса мобильного объекта по сигналам спутников NAVSTAR. GPS приемник снабжен активной GPS антенной GPS-2000.

Бортовой контроллер примерно 10 раз в секунду опрашивает датчики давления в подвесках или силовые датчики самосвала, датчик уровня топлива и инклинометр, фиксирует сигналы "подъем платформы", "ход вперед", "ход назад", "сборка схемы", сигнал с датчика вращения колеса и информацию с GPS приемника. Кроме этого, контроллер принимает и обрабатывает информацию ДЦ (поступающую по радиоканалу) и информацию от водителя (вводимую с функциональной клавиатуры, установленной в кабине).

На панели водителя постоянно отображается:

вес груза;

количество рейсов с начала смены;

скорость движения;

пробег груженого и порожнего самосвала за последний рейс;

контрольная информация об исправности системы;

специальные текстовые сообщения, посылаемые диспетчером или генерируемые системой;

прочие параметры.

Специальная версия программного обеспечения бортового контроллера, предназначенного для работы с двигателями фирмы "Cummins", имеет возможность обработки сообщений, генерируемых контроллером двигателя.

Вес груза определяется с точностью не менее 2.5% от максимальной загрузки ТС. Ошибка взвешивания носит несистематический характер, поэтому средняя ошибка взвешивания груза за всю смену не превышает 1-2% от максимальной загрузки. Для оптимизации алгоритма применяется датчик контроля положения грузовой платформы и инклинометр (датчик угла наклона автосамосвала в продольной оси).

Точность определения уровня топлива в баке составляет 1-3% от объема бака (в зависимости от типа датчика). Такая точность позволяет исключить несанкционированного слива топлива путем сравнения расхода топлива за смену и объема заправки. Удельный расход топлива вычисляется с помощью усредненных данных по нескольким рейсам.

.2.3 Бортовое оборудование экскаваторов, локомотивов, бульдозеров, буровых станков

1. Бортовое оборудование экскаваторов предназначено для получения информации о местоположении экскаватора, точного определения пункта погрузки и для обмена сообщениями между диспетчером и оператором экскаватора (передача информации о простоях, поломках, виде груза и номерах загруженных транспортных средств (ТС)).

Бортовое оборудование обеспечивает:

выбор типа груза;

выбор вида работ;

учет номера загружаемого ТС;

передачу сообщений в Диспетчерский центр (ДЦ), содержащих вид груза, вид работ, номер ТС и время загрузки (посылки сообщения);

отправку сообщений о простоях и их причинах;

прием и визуализацию сообщений от диспетчера.

. Бортовое оборудование локомотивов предназначено для получения информации о местоположении локомотива, для передачи информации о простоях, поломках, виде и количестве груза, а также о расходе топлива.

Бортовое оборудование обеспечивает:

выбор типа груза и его объема;

выбор вида работ (разгрузка или загрузка);

ввод номера экскаватора;

передачу сообщений в ДЦ, содержащих вид груза, его объем, вид работ, номер экскаватора и время посылки сообщения;

отправку сообщений о простоях и их причинах;

прием и визуализацию сообщений от диспетчера;

вычисление расхода топлива (опция).

. Бортовое оборудование буровых станков предназначено для получения информации о местоположении станка, для передачи информации о простоях, поломках, параметрах работы.

Бортовое оборудование обеспечивает:

выбор номера скважины;

ввод параметров бурения;

передачу сообщений в ДЦ, содержащих вид работ и параметры бурения, а также время посылки сообщения;

отправку сообщений о простоях и их причинах;

прием и визуализацию сообщений от диспетчера.

. Бортовое оборудование бульдозеров предназначено для получения информации о местоположении бульдозера, а также для передачи информации о простоях и поломках.

Бортовое оборудование обеспечивает:

отправку сообщений о простоях и их видах.

прием и визуализацию сообщений от диспетчера.

В Системе используется бортовой контроллер, разработанный специалистами "ВИСТ Групп", который в настоящее время штатно устанавливается РУПП "Белорусский автомобильный завод" на автосамосвалы.

В качестве датчика местоположения используется навигационный GPS-приемник, встроенный в бортовой контроллер и осуществляющий определение координат с точностью до 2...5 метров, скорости и курса мобильного объекта по сигналам спутников NAVSTAR. Для работы GPS-приемника на машине устанавливается GPS-антенна.

Набор дополнительных датчиков, такие как датчики определения загрузки машины, датчики определения уровня топлива, датчики скорости, устанавливаемых на каждую машину, позволяет осуществлять автоматический контроль ее состояния.

.2.4 Датчики

1.Электронный датчик уровня топлива УТ-90

Электронный датчик уровня топлива УТ-90 (далее по тексту датчик) предназначен для высокоточного измерения уровня дизельного топлива в топливном баке автомобиля "БелАЗ". Степень защиты по ГОСТ 14254-96 для датчика IР 54. Вид климатического исполнения У 1 по ГОСТ 15150-69. Датчик может также применяться для измерения уровня жидкости в резервуарах высотами от 0 ... 0.2 м до 0 .. 3м. Разрабатываются также модификации для измерений уровня агрессивных жидкостей и в резервуарах под давлением до 2.0 МПа.

Датчик состоит из корпуса, закрепленного на фланце, магнитной системы с осью, штанги с поплавком и электронного блока. Электронный блок крепится на корпус и закрывается крышкой, имеющей разъем. Корпус соединен с осью, в которой размещен держатель с полупроводниковым преобразователем Холла (ППХ). В основе работы датчика лежит бесконтактный принцип преобразования величины магнитной индукции в аналоговый электрический сигнал. При перемещении штанги с поплавком изменяется индукция магнитного поля в зазоре между магнитами и ППХ, что вызывает изменение выходного сигнала и дальнейшее его формирование на электронном блоке. Выходной сигнал ППХ через соединительные провода подается на вход платы электронного блока, который усиливает его до значений необходимых для работы микропроцессорной системы. В таблице 1 приведены основные технические характеристики электронного датчика уровня топлива УТ-90.

Таблица 1. Основные технические характеристики датчика УТ-90

. Датчики загрузки ДЗ-20

Серия датчиков загрузки предназначена для измерения вертикальной составляющей усилия, возникающего при воздействии приложенной нагрузки. Наличие блока обработки позволяет производить преобразование выходного сигнала в вес поднимаемого груза или в грузовой момент, и в реальном времени отображать и записывать показания с последующим, при необходимости, переносом данных на персональный компьютер для анализа. Встраивание датчика производится в любой штатный палец или ось подвеса.

Данный датчик может применяться вместо применяемых систем с тензодатчиками. Преимущества при сравнении с используемыми устройствами: высокая точность показаний, высокая виброустойчивость и надежность, постоянство сигнала при изменении температуры, линейная характеристика, отсутствие изнашиваемых деталей, легкий монтаж и демонтаж, простота привязки к существующим изделиям, высокая помехозащищенность за счет цифровой передачи данных, отсутствие необходимости в изменении конструктивных решений.

В таблице 2 приведены технические характеристики датчиков загрузки ДЗ-20. Данная серия приборов прошла испытания на автосамосвалах "БелАЗ", работающих на карьерах и подтвердила свои высокие характеристики.

Таблица 2. Технические характеристики датчика ДЗ-20