Górniczy Systemem Nawigacyjno-Kontrolny (GSN) przeznaczony jest do wspomagania dokładnego kierowania maszynami górniczymi w kopalniach odkrywkowych oraz nadzoru dyspozytorskiego nowej generacji, tj. w czasie rzeczywistym. System ten został zaprojektowany do pracy automatycznej, w celu wsparcia w czasie rzeczywistym operatorów maszyn wykonujących ustalone zadania wydobywcze. W systemie połączono najnowsze technologie określania pozycji maszyn pomiarami satelitarnymi GPS, z automatycznymi pomiarami parametrów urabiania, cyfrową transmisją danych drogą radiową oraz przekształcania i udostępniania w czasie rzeczywistym danych Geografi cznego Systemu Informacji (GIS) w szczególności numerycznych modeli złoża. Wcześniej testy tego systemu wykonano pomyślnie na koparkach pływających.

W tym artykule przedstawiamy wyniki testów na instalacji doświadczalnej wykonanej w Kopalni Surowców Mineralnych Okmiany, w której do wydobywania kopaliny stosowana jest koparka typu KWK-106

Charakterystyka obiektu doświadczalnego

Złoże urabiane jest systemem zabierkowym z równoległym postępem frontów eksploatacyjnych.  Zasadnicze wydobycie realizowane jest koparką KWK-106 z odstawą urobku układem przenośników taśmowych, pomocniczo eksploatacja wykonywana jest koparką hydrauliczną jednonaczyniową z odstawą surowca samochodami. Testy systemu wykonano na instalacji doświadczalnej, składającej się z modułu dyspozytornia systemu oraz instalacji na koparce KWK-106.

Instalacja doświadczalna systemu GSN w dyspozytorni i na koparce

• Dyspozytornia  W kopalni wykonano instalację doświadczalną dyspozytorni składającą się z:
- komputera z oprogramowaniem, bazami danych geologicznych i górniczych, - odbiornika GPS skonfi gurowanego jako stacja bazowa, - radiomodemu.
• Koparka  Instalacja doświadczalna na koparce KWK-106 składała się z następujących elementów:
- dwóch odbiorników GPS o dokładnościach poziomej do 10 mm + 1 ppm oraz pionowej 15 mm + 1 ppm,
- dwuosiowego przetwornika kąta o dokładnościach do 0,05o, - radiomodemu,
- komputera z oprogramowaniem systemu GSN oraz bazami danych geologicznych i górniczych.

Badania testowe

Głównym celem badań było określenie dokładności odwzorowania pracy koparki na numerycznym modelu terenu przez system GSN, a także sprawdzenie działania funkcji: projektowania zadań wydobywczych, przesyłania zadań na koparkę, kontroli realizacji zadań, rejestracji zdarzeń podczas wydobycia kopaliny. Przed rozpoczęciem badań pomierzono dokładnie ukształtowanie skarpy złoża za pomocą tachimetru skanującego oraz niezależnie metodą fotogrametryczną. Na podstawie tych pomiarów zaktualizowano numeryczny model złoża w obszarze planowanych testów systemu. Model ten wprowadzono do systemu GSN na koparce i w dyspozytorni. W pierwszej kolejności przeprowadzono test określania pozycji organu urabiającego koparki KWK-106 przez system GSN. W tym celu wykonywano kilkakrotnie obrót koparki i odczytywano współrzędne środka koła urabiającego z systemu GSN oraz wykonano pomiar niezależnym odbiornikiem GPS. Różnice tak określonych współrzędnych mieszczą się w przedziale 5-8 cm. Test potwierdził prawidłowość wyznaczania pozycji przez system oraz prawidłowość kalibracji układu pomiarowego. Następnie wykonano cykl roboczy wybierania złoża na skarpie. Podczas wykonania tego cyklu stan skarpy został odwzorowany w czasie rzeczywistym przez system GSN w numerycznym modelu złoża. System wyposażony jest w różne modele oddziaływania organu urabiającego na złoże. W celu sprawdzenia prawidłowości odwzorowania skarpy pomierzono zmienione ukształtowanie skarpy za pomocą tachimetru skanującego i fotogrametrycznie. Na podstawie tych wyników pomiarów wytworzono numeryczny model złoża. Model wytworzony na podstawie skanowania laserowego porównano w sześciu przekrojach z modelem wytworzonym przez system GSN w czasie rzeczywistym, podczas urabiania złoża. Przykładowy profi l porównawczy przedstawiono na rysunku 7. Maksymalne różnice na poszczególnych profi lach skarpy wynoszą 15-30 cm, co należy uznać za dużą zgodność odwzorowania. Podczas testów sprawdzono działanie między innymi takich funkcji, jak:
• przygotowanie i przesyłanie zadań eksploatacyjnych z dyspozytorni na koparkę,
• odebranie zadań eksploatacyjnych na koparce,
• wsparcie pracy operatora przez udostępnianie bezpośrednio na stanowisku pracy, danych niezbędnych do dokładnego kierowania koparką w postaci grafi cznej i numerycznej, wizualizacja w czasie rzeczywistym wykonywanych prac oraz planowanych zadań eksploatacyjnych,
• kontrola wykonania zadania przez operatora
– sprawdzanie stopnia wyeksploatowania złoża we wskazanym polu, • możliwość odtworzenia przebiegu  pracy maszyn (parametrów kontrolowanych urządzeń), • rejestracja przez operatora zdarzeń, takich jak awaria, wystąpienie przerostów w złożu, inne przeszkody wraz z ich lokalizacją.

Dane zapisane w systemie umożliwiają również analizę:
• ruchów technologicznych koparek,
• wydajności uzyskiwanej przez poszczególnych operatorów,
• efektywności wykorzystania czasu pracy,
• przestojów w pracy maszyn,
• wydobycia poszczególnych koparek,
• wydobycia poszczególnych operatorów.

Cały artykuł w magazynie Surowce i Maszyny Budowlane 2/2015
 Fot. photogenica.pl