01· ЗАЩИЩЁННАЯ ЗОНА РАМЫ
БИНС / инерциальный модуль
Фиксирует параметры движения и ориентации комбайна в подземной выработке.
система навигации и позиционирования
Урал-20. Точный курс под землей
История машины, которая учится ориентироваться там, где нет GPS и почти ничего не видно.
Навигационный комплекс · Урал-20
Пять элементов.
Одна система координат.
Оборудование на комбайне фиксирует движение, положение и параметры среды, а затем передаёт данные оператору и специалистам на поверхности.
02· НИЖНЯЯ ЧАСТЬ КОРПУСА
Видеодометр
Помогает уточнять пройденный путь и движение машины относительно выработки.
03· ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ОТСЕК
Блок обработки
Обрабатывает данные навигационных модулей и формирует параметры для интерфейса оператора.
04· НА ЩИТЕ РЕЖУЩЕГО ОРГАНА
Датчик радиации
Контролирует положение комбайна относительно калийного пласта с рабочего щита.
05· КОМБАЙН · ВАГОН · РУДНИК
Бортовой радиоканал
Передаёт навигационные данные, задания и сервисную информацию между комбайном и системой.
01 · исходный способ
Маркшейдерское сопровождение
Маркшейдерское сопровождение
Маркшейдеры выставляли ориентиры в выработке, а машинист сверял с ними положение комбайна. Пыль, ограниченная видимость и протяжённость забоя превращали этот способ в последовательность остановок и ручных проверок.
02 · навигация
Инерциальная навигация
Бесплатформенная инерциальная система определяет курс, крен и тангаж комбайна. Благодаря этому машинист может контролировать направление движения относительно проектной оси.
Максимальное отклонение от заданного направления на длину камеры.
контроль курса
03 · координаты
Видеоодометрия пути
Видеоодометрия пути
Один курс не отвечает на вопрос о координатах. Для компенсации накопленной ошибки был разработан бесконтактный видеоодометр: камера отслеживает смещение поверхности породы, а алгоритм рассчитывает перемещение комбайна.
04 · рабочее место машиниста
Интерфейс машиниста
Система показывает рассчитанное положение, направление движения и отклонение от заданного курса в реальном времени. Она не управляет комбайном — она даёт оператору данные для принятия решения.
испытания
Проверка в реальных условиях
Проверка в реальных условиях
После наземных испытаний оборудование установили на проходческий комбайн Урал-20Р. Производственные испытания проходили на БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий» — в условиях реальной проходки.
- ОриентацияПроверка курса, крена и тангажа во время движения комбайна.
- Пройденный путьПроверка видеоодометра в пыли, вибрации и на неровной поверхности.
- Интерфейс машинистаОтображение курса, отклонения и состояния системы прямо в кабине.
05 · связь
Передача данных на поверхность
Передача данных на поверхность
Навигационные данные передаются по радиоканалу на самоходный вагон. Вагон выступает мобильным ретранслятором: когда он входит в зону стационарного узла, данные уходят в сеть рудника и становятся доступны специалистам на поверхности.
06 · контроль пласта
Положение комбайна относительно границ пласта
Комбайн должен удерживать режущий орган внутри рудного пласта. Для автоматизации этого контроля используется естественное гамма-излучение калийной руды.
принцип
Контроль по гамма-фону
Контроль по гамма-фону
Сильвинитовая руда отличается повышенным уровнем гамма-фона за счёт содержания калия. Это позволяет определять положение комбайна относительно рудного пласта.
- Сильвинит15–40
мкЗв/ч - Каменная соль5–10
мкЗв/ч - Глинистые прослойкидо ~6
мкЗв/ч
Испытания
Испытания в шахтных условиях
Работоспособность метода была подтверждена при испытаниях в горных выработках.
Радиационный датчик фиксирует устойчивую разницу между рудой и вмещающими породами даже при запылении и отсутствии визуальной границы.
Радиационный датчик фиксирует устойчивую разницу между рудой и вмещающими породами даже при запылении и отсутствии визуальной границы.
Интеграция
Интеграция на комбайн
На добычный комбайн устанавливаются пять радиометрических датчиков во взрывозащищённых корпусах.
По показаниям датчиков машинист оценивает положение комбайна относительно рудного пласта и корректирует направление движения и тангаж, чтобы оставаться в зоне наиболее ценного полезного ископаемого.
По показаниям датчиков машинист оценивает положение комбайна относительно рудного пласта и корректирует направление движения и тангаж, чтобы оставаться в зоне наиболее ценного полезного ископаемого.
≈ 30 см
оптимальное расстояние контроля до поверхности.
оптимальное расстояние контроля до поверхности.
следующая глава
Следующая цель — управлять с поверхности
Следующая цель — управлять с поверхности
Сегодня система помогает машинисту ориентироваться. В дальнейшем навигационные данные могут стать основой для дистанционного управления и автоматизации отдельных операций.
Дистанционное управление
Навигационные данные и бортовая связь позволяют вынести управление комбайном за пределы забоя.
Автоматическое управление
Следующий этап — автоматизация отдельных операций по заданным параметрам и траектории.