Гора с плеч: о системе управления ГТК «Иртыш»

Сергей Маргарян, главный конструктор НПП «Родник»

Можно ли сказать, что одним из наиболее важных направлений работы для НПП «Родник» являются проекты для нефтегазодобывающей отрасли и горнопромышленного комплекса?

Да, нам пришлось много работать с предприятиями в сфере топливной энергетики, и мы с удовольствием продолжаем это делать сейчас вместе с нашими партнерами, одним из которых является екатеринбургская компания «Салтан». Так уж сложилось: предлагаемые нами решения (в первую очередь, узкополосные технологические радиосети обмена данными в ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне) предназначены для автоматизации распределенных объектов, у которых инфраструктура разворачивается на обширной территории, часто со сложным рельефом. Первыми на эти решения обратили внимание специалисты компании «Газпром». Они использовали их на объектах управления линейной телемеханикой и не промахнулись: в результате технология быстро стала стандартом де-факто в России. И нам подфартило, ведь не часто удается так легко «продвинуть» что-то новое и необычное. Страшно подумать, но первая система на участке трубопровода протяженностью всего в 400 км была развернута еще в 1994 г. Она проработала более 10 лет, после чего была модернизирована с применением предложенных нами же технических средств.

Радиосети обмена данными быстро стали востребованными в отечественной индустрии: вслед за газовой отраслью в нефтяной, а потом в электроэнергетике. Так что эта технология обеспечила возможность участия специалистов ЗАО «НПП «Родник» в профильных проектах практически всех российских газовых и нефтяных, а также значительной части электроэнергетических компаний. У нас есть различные проекты и в других отраслях и странах, но это уже другая история.

В 2007 г. технология узкополосных радиосетей обмена данными привела нас в горнодобывающую промышленность: мы приняли участие в проекте системы автоматизации технологического процесса одного из крупнейших в мире угольных разрезов — Экибастузского (Казахстан). Помимо радиосетей, потребовалось использовать опыт применения «смежных» технологий в области спутниковой навигации и высокопроизводительных информационных систем повышенной надежности. Пришлось нарабатывать новые компетенции в части создания электронного оборудования для карьерного и промышленного железно­дорожного комплекса. Так появился программно-технический комплекс (ПТК) «Кама» и ряд других разработок, которые в итоге были объединены в автоматизированную систему оперативно-диспетчерского управления горнотранспортным комплексом (АСОДУ ГТК) «Иртыш», прочно занявшую место нашего флагманского продукта в области промышленной автоматизации.

Расскажите подробнее о ПТК «Кама» и его роли в составе АСОДУ ГТК «Иртыш». Как работает данная АСОДУ ГТК?

ПТК «Кама» — это фактически набор программно-технических средств, обеспечивающих автоматический сбор объективных данных о работе горнотранспортного оборудования (ГТО). Основными инструментами решения этой задачи являются одноименные бортовой радиотехнический комплекс (БРТК), технологический сервер связи (ТСС) и опорная станция спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS «Печора». Последняя выполняет синхронизацию работы всех устройств в составе информационной системы и передает дифференциальные навигационные поправки, необходимые для повышения точности позиционирования подвижных объектов — в первую очередь, подвижного железно­дорожного состава.

БРТК «Кама» собирает навигационную и телеметрическую информацию и передает ее на верхний уровень управления по каналам узкополосной технологической радио­сети обмена данными УКВ-диапазона. Комплекс может в автоматическом режиме общаться с подобными себе устройствами по широкополосному сверхвысокочастотному (СВЧ) радио­каналу, а также с различным бортовым измерительным оборудованием по проводным и беспроводным каналам обмена данными.

ТСС «Кама» распределяет все потоки информации в системе. Он обеспечивает взаимодействие между базами данных различных производителей, отвечает за сопряжение каналов, работающих на различных скоростях, и гарантированную доставку всех сообщений.

Таким образом, ПТК «Кама» фактически является нижним уровнем АСОДУ ГТК «Иртыш».

Если кратко описать функции АСОДУ ГТК «Иртыш», то она формирует оптимизированный план эксплуатации ГТО, отслеживает его выполнение и предоставляет диспетчеру инструмент для устранения возникающих сбоев в работе. Также, естественно, производит анализ и дает оценку работы персонала и оборудования. В общем, делает все то, что положено делать любой современной системе автоматизированного диспетчерского управления. Только она имеет достаточно высокую интеграцию и охватывает практически все технологические комплексы и парк оборудования горнодобывающего предприятия, включая автотракторный, железнодорожный, буровзрывной и энергетический. Стоит отметить, что такими интеграционными возможностями не обладает ни одна из известных мне аналогичных систем зарубежной разработки. Что вполне естественно, поскольку они обычно сопровождаются производителем горнотранспортного оборудования конкретной торговой марки и не предназначены для работы с ГТО других производителей.

Что входит в состав АСОДУ ГТК «Иртыш»? Как в данном проекте решаются вопросы организации беспроводного обмена данными и использования спутниковой навигации?

Подсистема обмена данными АСОДУ ГТК «Иртыш» представляет собой средний уровень системы, обеспечивающий взаимодействие между двумя уровнями, о которых читатели уже знают из нашей беседы. Она реализована в виде интегрированной технологической информационной сети, имеющей в своем составе подвижную и стационарную оперативные под­сети УКВ-диапазона, а также технологическую подсеть СВЧ-диапазона, которые подключены к информационной системе предприятия по каналам локальной вычислительной сети. Первая подсеть обслуживает подвижное ГТО (самосвалы, экскаваторы, подвижной железнодорожный состав и бульдозеры), вторая — малоподвижное и стационарное ГТО (роторные экскаваторы, конвейеры, барабанные усреднительные машины, элементы энергетического и железнодорожного погрузочного комплексов). Эти подсети используются для обмена оперативной срочной информацией, включающей навигационные и телеметрические данные, а также управляющие команды, сигналы тревог и оповещения. В свою очередь, подсеть СВЧ-диапазона предназначена для доставки больших объемов информации от подвижного ГТО в отложенном режиме, а также для выполнения технологических операций, связанных с техническим сопровождением ГТО и оборудования собственно АСОДУ ГТК «Иртыш».

При проектировании системы мы остановили свой выбор на радиотехнической платформе для подвижных радиосетей Paragon/Gemini. Нам удалось «накрыть» радиосетью всю производственную зону (разрез, наземные производственные площадки и отвалы) с существенным перекрытием всего с двух позиций, обеспечив необходимую надежность работы радиосети по IP-протоколу. Что, в свою очередь, позволило сопровождать развертывание и наладку системы техническим специалистам из проектного офиса в Москве с получением удаленного доступа ко всему используемому на разрезе в Казахстане бортовому оборудованию — и сэкономить немалые средства.

В этом случае реализация функций спутниковой навигации серьезных трудностей у нас не вызвала. Хотя для обеспечения надежной привязки подвижного железнодорожного состава и части оборудования на нижних горизонтах разреза, попадавшего в «тень» от борта разреза, нам пришлось разработать собственную опорную станцию (отдельное спасибо за помощь техническим специалистам компании «Навис») и организовать работу бортового оборудования в дифференциальном режиме. Основные «навигационные» трудности были связаны с обеспечением своевременной доставки данных, что, впрочем, следует отнести на счет IP-протокола, который, как известно, не может похвастать детерминированностью.

Расскажите подробнее об основных технических характеристиках базовых блоков АСОДУ ГТК «Иртыш» модели этого года.

АСОДУ ГТК «Иртыш» не дает нашим техническим специалистам жить спокойно. Поскольку, как говорил небезызвестный Козьма Прутков: «Никто не обнимет необъятного». Но мы пытаемся к этому хотя бы стремиться и совершенствовать комплекс, время от времени переводя его на другую техническую основу и добавляя новые функции.

Сейчас завершается разработка новой версии опорной станции «Печора». Мера вынужденная, поскольку элементная база устарела и больше не производится. Принято решение и о глубокой переработке БРТК «Кама», чтобы его можно было использовать в подземных рудниках и шахтах. Также мы планируем заменить средства спутниковой навигации инерциальными с возможностью работы с радио­метками RFID, добавить современные средства мониторинга давления в шинах (это новая для нашей системы функция, которая будет поддерживаться верхним уровнем), предусмотреть сопряжение с новой подсистемой мониторинга местоположения персонала и обеспечения безопасности подземных работ. Так что основным направлением наших работ по АСОДУ ГТК «Иртыш» в ближайшей перспективе станет ее адаптация к использованию на подземных объектах.

Планов много, но, к сожалению, в существующих условиях выполнить их быстро не удается. Поэтому мы расширяем наши деловые контакты и стараемся активно взаимодействовать с горнодобывающими предприятиями и профильными вузами. Ведь, как гласит известная украинская пословица: «Гуртом і батька легше бити».

Есть ли аналогичное оборудование на мировом рынке?

Конечно, ведь мы пришли на уже сложившийся рынок, на котором много лет успешно работает ряд зарубежных и отечественных компаний. Каждая из них имеет и развивает свою систему, базируясь на собственном опыте и применяя освоенную ею технологию. Но, как известно, любая технически сложная система всегда имеет определенные преимущества и недостатки. Это вполне естественно и нормально.

Кроме того, в АСОДУ ГТК «Иртыш» применяются готовые изделия, разработанные и серийно выпускаемые третьими компаниями: ведь невозможно же разрабатывать все самостоятельно, международное разделение труда пока никто не отменял. Поэтому мы стараемся работать в кооперации с другими игроками рынка, используя их наработки в своих проектах. Примером такой успешной кооперации является наше взаимодействие с российской компанией «ВИСТ групп», на протяжении уже более двадцати лет развивающей собственную АСУ «Карьер», с омской компанией «Мир», которая выпускает программно-технические средства для электроэнергетики, а также с екатеринбургской компанией «Салтан», обладающей уникальными компетенциями в области профессиональной мобильной радиосвязи. И многими другими.

В чем отличие вашего технического решения от аналогичных разработок ведущих мировых производителей?

С точки зрения функциональных задач мы делаем то же самое, что и другие компании, стремясь максимально автоматизировать процесс диспетчерского управления. Чтобы объективно судить об отличиях, необходимо располагать полной информацией о других разработках. Но такой нет: во-первых, потому что она не является открытой, а во-вторых, потому что каждая из систем «дышит» — продолжает модернизироваться и обновляться. Тем не менее самый общий анализ показывает, что ни одна из аналогичных систем зарубежной разработки не предусматривает работу с железно­дорожным транспортом. Хотя если говорить о России, то такие возможности реализованы в системах, созданных компаниями «ВИСТ групп» и «Союзтехноком».

В АСОДУ ГТК «Иртыш» используются собственный алгоритм оптимизации транспортно-погрузочной работы (как для карьерных самосвалов, так и для железнодорожных локомотивосоставов), собственная схема мониторинга работы ГТО с реализацией подвижных рабочих зон, а также собственный алгоритм автоматизированного диспетчерского управления, при котором система самостоятельно оценивает ситуацию, готовит для диспетчера отдельные решения и направляет команды исполнителям. В системе применяется уникальная интегрированная подсистема обмена данными, поддерживающая гарантированную доставку информации в оперативном и отложенном режимах с контролем прохождения сообщения на каждом этапе и их ранжированием по важности и срочности, автоматизированная подсистема сдачи и приема дежурства, современный и производительный вычислительный комплекс в отказо­устойчивом исполнении, составляющий ядро всей информационной системы предприятия. Таким образом, внедрение АСОДУ ГТК «Иртыш» позволяет заказчику серьезно расширить возможности существующей корпоративной информационной системы, если в этом имеется необходимость. Дополнительно предусмотрена подсистема управления энергетическим комплексом предприятия. Кроме того, для одного из перспективных проектов в очень холодном регионе нашей немаленькой страны мы адаптировали систему, чтобы реализовать контроль работы элементов инфраструктуры — котельных и дизельных электростанций.

Определенных успехов нам удалось добиться в том, чтобы обеспечить возможность сопровождения поставляемой нами системы силами технических специалистов заказчика. Еще на этапе проектирования мы уделили значительное внимание реализации функций мониторинга технического состояния системы и оперативного восстановления ее работоспособности при сбоях и авариях как штатных возможностей системы. Это позволяет нам не тратить собственные силы на сопровождение и заниматься развитием системы, возвращаясь к ранее выполненным проектам только тогда, когда возникает необходимость в их модернизации или расширении функциональных задач.