В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ ведется работа над системой, предназначенной для обеспечения безопасности работников на шахтах и рудниках. Конструкторское бюро "Прометей" НГТУ НЭТИ сотрудничает с Институтом горного дела СО РАН над этим проектом, который охватывает шахты и рудники Кузбасса.
Один из разработчиков, магистрант кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств НГТУ НЭТИ Сергей Харизин, поделился своим опытом: "С самых начальных этапов обучения в университете я стремился к созданию собственных устройств и применению технологий для решения актуальных задач. На третьем курсе я приступил к проекту, который мог бы реально помогать людям - это регистратор электромагнитного излучения (РЭМИ) для прогнозирования обрушений. Наша работа направлена на создание системы, обеспечивающей безопасность работников на шахтах и рудниках. Мы разрабатываем комплекс аппаратно-программного обеспечения, который автоматически анализирует электромагнитное излучение горных пород при образовании трещин, а также прогнозирует безопасность нахождения в горных выработках".
На предприятиях горнодобывающей промышленности безопасность играет ключевую роль. Горные удары и стрельба породы являются одними из проявлений горного давления, и для их предотвращения используется служба прогноза горных ударов. Эта служба занимается прогнозированием динамических проявлений горного давления и, в случае опасности, проводит профилактические мероприятия или эвакуацию людей из опасных зон.
Один из способов прогнозирования, используемых сотрудниками службы безопасности на предприятиях горнодобывающей промышленности, основывается на мониторинге и анализе электромагнитного излучения, сопутствующего разрушению горных пород. Этот метод позволяет выявлять стадии разрушения в горном массиве. Научные учреждения, такие как Институт горного дела СО РАН, совместно с Новосибирским государственным техническим университетом (НГТУ НЭТИ), работают над развитием этого метода, создавая программно-аппаратные комплексы, включая регистраторы электромагнитного излучения (ПАК РЭМИ). Преподаватели и студенты занимаются исследованием параметров сигналов, синхронизированных с разрушением горных пород.
Инженер кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств НГТУ НЭТИ, Иван Смирнягин, разработал мобильную версию регистратора ЭМИ, а его коллега, Сергей Харизин, представил стационарный вариант. Они объясняют, что задача регистратора электромагнитного излучения состоит в том, чтобы зарегистрировать сигнал и, анализируя его параметры, оценить текущее напряженно-деформированное состояние участка в горном массиве. Сохраненные осциллограммы сигналов помогают интерпретировать их с учетом различных факторов, таких как тип горной породы, наличие тектонических трещин и форма выработки. Это улучшает точность прогноза, хотя в настоящее время такие расчеты требуют использования компьютеров.
Разработчики утверждают, что этот комплекс применим не только на шахтах и рудниках, но и в строительстве. Перспективно его можно будет использовать для мониторинга деформаций свай мостов и в других процессах горнодобычи и строительства. В настоящее время продукт проходит испытания на стадии образца перед его внедрением в промышленность.
Как отмечает один из разработчиков Иван Смирнягин, есть шахты, где техническое оснащение не позволяет установить стационарный РЭМИ для прогнозирования обрушений. В этом случае можно использовать мобильную версию. Она также представляет собой комплекс, состоящий из аппаратной и программной части. Если говорить о различиях двух версий, мобильный вариант сначала накапливает данные, а потом проводится анализ, а в стационарном исполнении сразу выполняется передача данных в центр объективного контроля и в реальном времени выставляется оценка напряженного состояния.
«Был разработан макет мобильного устройства, с которым можно спуститься в горную выработку и регистрировать электромагнитное излучение в ключевых точках. Мы ездили в одну из горнодобывающих компаний Кузбасса, спускались в шахту и делали замеры сигнала на протяжении определенного периода времени. В программном обеспечении выстраивается карта шахты, и на ней мы отмечали, где были, во сколько, а также фиксировали формы сигнала. Есть сигналы, которые соответствуют малой, средней или высокой степени разрушения. С помощью программно-аппаратного комплекса по форме сигнала можно определить как небольшие динамические проявления, так и спрогнозировать горный удар, представляющий серьезную опасность для жизни и здоровья работающих в шахте людей», — рассказал Иван Смирнягин.
Сейчас дорабатывается аппаратная часть устройства и совершенствуются алгоритмы прогнозирования и обработки сигналов. Планируется сделать систему сбора данных циклической, замкнутой, чтобы программа сама подгружала данные, анализировала их и выставляла прогноз, потом опять собирала, анализировала и так далее. Автоматизация позволит исключить человеческий фактор, что повлечет ускорение результата прогнозирования и его точность.
Как отмечает один из участников проекта, Иван Смирнягин, существуют шахты, где невозможно установить стационарные регистраторы электромагнитного излучения (РЭМИ) для прогнозирования обрушений из-за ограничений в техническом оснащении. В таких случаях можно воспользоваться мобильной версией этого устройства. Мобильная версия также представляет собой комплекс, состоящий из аппаратной и программной частей. Отличие заключается в том, что мобильный вариант сначала собирает данные, а затем проводится их анализ, в то время как в стационарной версии данные передаются в центр управления в реальном времени для оценки напряженного состояния.
"Мы разработали макет мобильного устройства, которое можно спустить в горную выработку и записывать электромагнитное излучение в ключевых точках. Мы посетили одну из горнодобывающих компаний в Кузбассе, спустились в шахту и собирали данные о сигналах в течение определенного периода времени. В программном обеспечении создается карта шахты, на которой мы отмечали местоположение и время замеров, а также формы сигнала. Существуют сигналы, соответствующие различным степеням разрушения. С помощью программно-аппаратного комплекса по форме сигнала можно определить как незначительные динамические проявления, так и предсказать горный удар, представляющий серьезную опасность для работников шахты", - рассказал Иван Смирнягин.
В настоящее время работают над улучшением аппаратной части устройства и совершенствованием алгоритмов обработки и прогнозирования сигналов. Планируется создать циклическую систему сбора данных, которая автоматически загружает, анализирует и выставляет прогнозы, после чего снова собирает данные для последующей обработки. Автоматизация поможет исключить влияние человеческого фактора, что улучшит скорость и точность прогнозирования.
Источник информации и фото :Пресс-служба НГТУ НЭТИ
