Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте
В статье рассмотрены основные проблемы сферы безопасности горнорабочих на шахтах Украины, проведен анализ наиболее популярных систем позиционирования в шахтах (СПГТ-41, Granch, РадиуСкан), рассмотрены технологии беспроводных сетей RFID и ZigBee, выявлены их достоинства и недостатки. На базе проведе...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Штучний інтелект |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60722 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте / О.А. Гаевская, В.И. Елисеев // Штучний інтелект. — 2012. — № 2. — С. 130-135. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859655733109325824 |
|---|---|
| author | Гаевская, О.А. Елисеев, В.И. |
| author_facet | Гаевская, О.А. Елисеев, В.И. |
| citation_txt | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте / О.А. Гаевская, В.И. Елисеев // Штучний інтелект. — 2012. — № 2. — С. 130-135. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Штучний інтелект |
| description | В статье рассмотрены основные проблемы сферы безопасности горнорабочих на шахтах Украины, проведен анализ наиболее популярных систем позиционирования в шахтах (СПГТ-41, Granch, РадиуСкан), рассмотрены
технологии беспроводных сетей RFID и ZigBee, выявлены их достоинства и недостатки. На базе проведенного
анализа выявлены предпосылки разработки автоматизированной системы наблюдения и поиска горнорабочих
в шахтах.
У статті розглянуті основні проблеми сфери безпеки гірників на шахтах України, проведена порівняльна характеристика найбільш популярних систем позиціонування в шахтах (АСТУ-АМІ, Granch, Радіус-2), розглянуті технології бездротових мереж RFID і ZigBee, виявлено їхні переваги й недоліки. На базі проведеного аналізу виявлені передумови розробки автоматизованої системи спостереження і пошуку гірників у шахті.
In the article, the basic problems of Ukraine security of workers at the mine are considered, comparative analysis of the most popular positioning systems in the mine (ASTU-AMI, Granch, Radius-2) is made, wireless technologies RFID and ZigBee are examined, their strengths and shortcomings are identified. On the basis of the given analysis, task for developing of automated system for monitoring and search of workers in the mine is set.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:39:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
«Искусственный интеллект» 2’2012130
6Г
УДК 004.9
О.А. Гаевская, В.И. Елисеев
Институт информатики и искусственного интеллекта
ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк, Украина
Украина, 83050, г. Донецк, пр. Б. Хмельницкого, 84
Автоматизированная система наблюдения
и поиска горнорабочих в шахте
O. Gaevskaya, V. Eliseev
Institute of Informatics and Artificial Intelligence
of Donetsk National Technical University, Donetsk, Ukraine
Ukraine, 83050, c. Donetsk, B. Khmelnitskiy st., 84
Automated System for Monitoring
and Search of Workers in the Mine
О.А. Гаєвська, В.І. Єлісєєв
Інститут інформатики і штучного інтелекту
ДВНЗ «Донецький національний технічний університет», м. Донецьк, Україна
Україна, 83050, м. Донецьк, пр. Б. Хмельницького, 84
Автоматизована система спостереження
і пошуку гірників у шахті
В статье рассмотрены основные проблемы сферы безопасности горнорабочих на шахтах Украины, проведен
анализ наиболее популярных систем позиционирования в шахтах (СПГТ-41, Granch, РадиуСкан), рассмотрены
технологии беспроводных сетей RFID и ZigBee, выявлены их достоинства и недостатки. На базе проведенного
анализа выявлены предпосылки разработки автоматизированной системы наблюдения и поиска горнорабочих
в шахтах.
Ключевые слова: шахта, безопасность, наблюдение, поиск, идентификатор.
In the article, the basic problems of Ukraine security of workers at the mine are considered, comparative analysis of the
most popular positioning systems in the mine (ASTU-AMI, Granch, Radius-2) is made, wireless technologies RFID and
ZigBee are examined, their strengths and shortcomings are identified. On the basis of the given analysis, task for
developing of automated system for monitoring and search of workers in the mine is set.
Key Words: mine, security, monitoring, search, identifier.
У статті розглянуті основні проблеми сфери безпеки гірників на шахтах України, проведена порівняльна
характеристика найбільш популярних систем позиціонування в шахтах (АСТУ-АМІ, Granch, Радіус-2),
розглянуті технології бездротових мереж RFID і ZigBee, виявлено їхні переваги й недоліки. На базі проведеного
аналізу виявлені передумови розробки автоматизованої системи спостереження і пошуку гірників у шахті.
Ключові слова: шахта, безпека, спостереження, пошук, ідентифікатор.
Введение
Проблема безопасности горнорабочих общеизвестна проблема и связана не
только с опасными условиями работы в шахтах, но и с устаревшим, не современным
оборудованием, которое не позволяет своевременно предупреждать аварии или лик-
видировать их последствия. Поэтому на сегодняшний день стала острой данная тема
не только для Донбасса, но и для всего мира.
Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте
«Штучний інтелект» 2’2012 131
6Г
Согласно закону Украины «Об утверждении Правил безопасности в угольных
шахтах» на каждой шахте должны быть созданы условия противоаварийной защиты,
формирование своевременной информации об аварийных ситуациях и признаков
аварии [1].
Целью данной работы является проведение анализа современных автоматизиро-
ванных систем, предназначенных для обеспечения безопасности горнорабочих. А также
описание основных характеристик и принципа работы, используемой в рассмотренных
системах, беспроводной технологии RFID и, предложенной в качестве замены, техно-
логии ZigBee .
Анализ современных систем
позиционирования горнорабочих
На сегодняшний день уже существуют системы, которые теоретически решают
некоторые из поставленных вопросов.
Система позиционирования горнорабочих и транспорта СПГТ-41 предназначена
для выполнения требований п.41 ПБ 05-618-03 и п.17 ПБ 03-553-03 в части обеспечения
наблюдения за положением персонала и транспортных средств, находящихся в под-
земных выработках, и предоставление информации об их местонахождении шахтным и
аварийно-спасательным службам.
Выполняемые функции:
наблюдение за местонахождением и передвижением персонала в подземных
выработках;
наблюденипе за местонахождением и передвижением транспортных средств;
учет работы внутришахтного транспорта;
контроль наличия людей на транспортных коммуникациях;
организация табельного учета [2].
Система Granch SBGPS является одной из составляющих систем комплекса
«Умная шахта». Granch SBGPS – система наблюдения, оповещения и поиска людей,
застигнутых аварией.
Функции системы:
непрерывное наблюдение за точным местоположением людей и подвижных
средств;
управление работой людей под землей;
поиск и спасение людей под землей;
контроль газовой обстановки в зоне работы людей;
контроль и ограничение доступа на объект [3].
Система «РадиуСкан» – аппаратно-программный комплекс, предназначенный
для наблюдения и определения местоположения персонала в подземных выработках
в реальном времени с точностью до участков горных выработок [4].
Структура данных систем аналогична представленной на рис. 1.
Как видно из рис. 1, основными элементами современных систем являются:
считыватели;
метки – уникальные идентификаторы горнорабочих;
система передачи данных – коммутаторы, сеть;
поверхностный комплекс – автоматизированные рабочие места диспетчеров,
серверы хранения информации.
Гаевская О.А., Елисеев В.И.
«Искусственный интеллект» 2’2012132
6Г
А
Рисунок 1 – Структура системы наблюдения и поиска горнорабочих в шахте
Принцип работы системы следующий. В светильник каждого горнорабочего
встроена уникальная метка. По всей шахте, в зависимости от ее топологии, расставлены
считыватели этих меток. При прохождении шахтером через зону считывания, метка
регистрируется считывателем и далее по сети передачи данных поступает на диспет-
черский пульт. Таким образом, решаются два вопроса: табельный учет и позициони-
рование горнорабочих. А также в случае аварии горноспасателям предоставляется опе-
ративная информация о последнем местонахождении шахтеров в шахте. Но остается
открытым вопрос оповещения и поиска горнорабочего непосредственно за завалом.
Преимущества и недостатки технологий RFID и ZigBee
Рассмотрим подробнее используемый в приведенных системах идентификатор и
особенности его использования. В качестве данных меток используется так называемая
RFID-метка. Она обладает своими преимуществами, в частности: бесконтактная работа,
работа вне прямой видимости, хранение достаточно большого хранения данных, поддержка
чтения нескольких меток, прочность. Все эти преимущества безусловно имеют место, но
недостатки RFID-метки, делают их применение в шахтных условиях невозможным. К не-
достаткам или ограничениям использования RFID-метки относят:
1. Невысокие рабочие характеристики в присутствии радионепрозрачных и радио-
поглощающих материалов. Такое поведение зависит от частоты. Технология в совре-
менном её состоянии плохо работает с такими материалами, а в некоторых случаях
отказывает полностью.
2. Воздействие факторов окружающей среды. Условия окружающей среды могут
оказывать негативное влияние на RFID-решения. Если рабочая среда содержит большое
количество металла, жидкости и т.д., это может влиять на точность чтения меток в зави-
симости от частоты.
3. Воздействие помех от аппаратуры. На RFID-решение может отрицательно влиять
неправильная установка аппаратуры (например, расположение и ориентация антенны).
4. Ограниченная проникающая способность радиоволн. Хотя RFID не требует
прямой видимости, существует предел проникновения радиоволн, даже в радиопро-
зрачные объекты [5].
Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте
«Штучний інтелект» 2’2012 133
6Г
На сегодняшний день перспективной заменой технологии RFID является техно-
логия ZigBee. Рабочая частота 2.4 ГГц. Она выигрывает по таким критериям, как
низкое энергопотребление и помехоустойчивость. Также технология ZigBee обладает
следующими преимуществами:
пространственная масштабируемость – количество узлов сети можно увели-
чивать до тысячи и более;
функциональная масштабируемость – одна сеть может использоваться во
многих системах управления одновременно и их количество и разнообразие можно
легко наращивать без изменения программного обеспечения и перенастройки роуте-
ров и координатора сети;
легкость установки и наладки – конечные устройства сети сами объявляют о
предоставляемых ими сервисах и возможностях и через координатора находят уст-
ройства, с которыми они должны взаимодействовать для выполнения целевых задач
управления;
легкость наблюдения за самой сетью и оптимизация ее структуры с помощью
специальных методов администрирования;
решение проблем живучести сети – при потере связи с узлами сети сеть перест-
раивается, меняя структуру и маршрутизацию. Можно также легко предусмотреть и
дублирование координатора при потере связи с основным координатором;
решение проблем качества связи – при недостаточном качестве связи можно
устанавливать дополнительные роутеры;
высокая защищенность информации – криптографическая защита на трех
уровнях стека; аутентификация узлов сети;
открытость для реализации интеграторами собственных протоколов и техно-
логий на базе сервисов, предоставляемых ZigBee [6].
Технология ZigBee не предназначена для передачи больших объемов инфор-
мации. Однако для передачи показаний датчиков, объем которых редко превышает
десятки байт, не требуется высоких скоростей – в этом случае обязательны высокие
показатели по энергопотреблению, цене и надежности.
Еще одной отличительной чертой от используемых технических средств в
современных системах позиционирования является то, что в системе с использова-
нием технологии ZigBee не будет деления на считыватели, идентификаторы и поиско-
вые устройства. Все эти устройства будут заменены на одинаковые ZigBee модули, с
разной спецификацией:
носимые – уникальные идентификаторы горнорабочих;
стационарные – считыватели информации;
специальные – используемые горноспасательной службой.
Все эти устройства будут составлять единую карту устройств, которые спо-
собны обмениваться между собой информацией.
Выводы
Анализ существующих систем наблюдения горнорабочих под завалами показал,
что современные системы теоретически решают поставленные в «Правилах безопас-
ности в угольных шахтах» задачи, но на практике представленные системы имеют ряд
недостатков.
В связи с этим предлагается разработать автоматизированную систему наблю-
дения и поиска горнорабочих в шахте на базе существующих принципов и структуры
системы, но с использованием технологии ZigBee.
Гаевская О.А., Елисеев В.И.
«Искусственный интеллект» 2’2012134
6Г
А
Таким образом, новая система будет обладать рядом преимуществ по сравне-
нию с существующими аналогами:
– точность позиционирования за счет того, что данные устройства не подвер-
жены влиянию окружающей среды, в отличие от RFID;
– доступна функция двухстороннего оповещения и связь между горнорабочими;
– возможность поиска горнорабочих в случае аварийной ситуации.
Литература
1. Про затвердження Правил безпеки у вугільних шахтах : Закон Украіни від 07.09.2011 N 960 // Офіційний
вісник України. – 2011. – № 62 – Режим доступу : http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/z0327-05
2. Система позиционирования горнорабочих и транспорта СПГТ-41. [Электронный ресурс]. – Электрон.
дан. – Ingortech, 2007 – Режим доступа : http://www.ingortech.ru/index.php?option=com_content&task=view
&id=98&Itemid=31
3. Научно-производственная фирма «Гранч» [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – НПФ «Гранч»,
2009. – Режим доступа : http://www.granch.ru
4. Система Радиус – 2 [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – Научно-внедренческий инженерный
центр «Радиус», 2005. – Режим доступа : http://www.radius-nvic.ru
5. Финкенцеллер, Клаус. RFID-технологии : Справочное пособие / К. Финкенцеллер; пер. с нем. Сойун-
ханова Н.М. – М. : Додэка-XXI, 2010. – 496 с.
6. Панфилов Д. Введение в беспроводную технологию ZigBee стандарта 802.15.4. / Панфилов Дмитрий,
Соколов Михаил // Элементарная база: компоненты беспроводных сетей. – 2004 – № 12.
Literatura
1. Avarii na shahtah Ukrainy v 2007-2010 godah. Spravka. RIA Novosti. 2010
http://www.rian.ru/spravka/20100613/245849728.html
2. Pro zatverdzhennja Pravyl bezpeky u vugіl’nih shahtah: Zakon Ukraіny vіd 07.09.2011 № 960. Ofіcіjnyj
vіsnyk Ukrainy. 2011. № 62. http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/z0327-05
3. Sistema pozicionirovanija gornorabochih i transporta SPGT-41. Ingortech. 2007 -
http://www.ingortech.ru/index.php?option=com_content&task=view &id=98&Itemid=31
4. Nauchno-proizvodstvennaja firma “Granch”. NPF “Granch”. 2009. http://www.granch.ru
5. Sistema Radius. Nauchno-vnedrencheskij inzhenernyj centr “Radius”. 2005. http://www.radius-nvic.ru
6. Finkenceller Klaus. RFID-tehnologii. Spravochnoe. M.: Dodjeka-XXI. 2010. 496 s.
7. Panfilov D. Jelementarnaja baza: komponenty besprovodnyh setej. 2004.№ 12.
O. Gaevskaya, V. Eliseev
Automated System for Monitoring and Search of Workers
in the Mine
The Coal Industry of Ukraine has the highest death rate in the workplace. To date, there
are many systems for security of miners. But they are not perfect.
The article deals with the most advanced computerized systems to monitor and search of
miners. These are Granch, SPGT-1, RadiuSkan. After having analyzed these systems, it was
found that they are identical infunctions and content.
The main elements of modern systems are:
readers;
tags, that is unique identifiers of miners;
data transmission system, that is switches, network;
surface complex, that is workstations of controllers, servers for storage of information.
The systems run on the following principle. In the light of every miner a unique identifier
is put. Throughout the mine, mark readers are placed. When a miner goes through the zone of
http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/z0327-05
http://www.ingortech.ru/index.php?option=com_content&task=view
http://www.granch.ru
http://www.radius-nvic.ru
http://www.rian.ru/spravka/20100613/245849728.html
http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/z0327-05
http://www.ingortech.ru/index.php?option=com_content&task=view
http://www.granch.ru
http://www.radius-nvic.ru
Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте
«Штучний інтелект» 2’2012 135
6Г
reading, the reader records the identifier. The data from the reader comes to the control panel on
the data network. Thus, two issues are considered: time attendance, and the positioning of
miners. In case of emergency, mine rescuers are provided with current information on the last
location of workers in the mine. Suchquestion as alert and search of miner immediately after the
obstruction has still remained.
In the given systems, wireless communication is carried out through RFID technology.
This has several drawbacks and is not suitable for work in heavy conditions of a mine.
The main disadvantages of RFID technology are:
– the impact of environmental factors;
– the impact of noise from the equipment;
– limited penetration power radio waves and other.
Therefore, it is impossible to use this technology in the mines. It was proposed to replace
the RFID technology with a more suitable ZigBee technology. Zigbee technology features low
power consumption and high noise stability.
The article proposes to develop an automated system for monitoring and search of
works in the mine on the basis of existing principles and structure of the system but using
the technology of ZigBee.
Статья поступила в редакцию 14.03.2012.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60722 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:39:16Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гаевская, О.А. Елисеев, В.И. 2014-04-19T11:08:44Z 2014-04-19T11:08:44Z 2012 Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте / О.А. Гаевская, В.И. Елисеев // Штучний інтелект. — 2012. — № 2. — С. 130-135. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60722 004.9 В статье рассмотрены основные проблемы сферы безопасности горнорабочих на шахтах Украины, проведен анализ наиболее популярных систем позиционирования в шахтах (СПГТ-41, Granch, РадиуСкан), рассмотрены технологии беспроводных сетей RFID и ZigBee, выявлены их достоинства и недостатки. На базе проведенного анализа выявлены предпосылки разработки автоматизированной системы наблюдения и поиска горнорабочих в шахтах. У статті розглянуті основні проблеми сфери безпеки гірників на шахтах України, проведена порівняльна характеристика найбільш популярних систем позиціонування в шахтах (АСТУ-АМІ, Granch, Радіус-2), розглянуті технології бездротових мереж RFID і ZigBee, виявлено їхні переваги й недоліки. На базі проведеного аналізу виявлені передумови розробки автоматизованої системи спостереження і пошуку гірників у шахті. In the article, the basic problems of Ukraine security of workers at the mine are considered, comparative analysis of the most popular positioning systems in the mine (ASTU-AMI, Granch, Radius-2) is made, wireless technologies RFID and ZigBee are examined, their strengths and shortcomings are identified. On the basis of the given analysis, task for developing of automated system for monitoring and search of workers in the mine is set. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Штучний інтелект Нейронные сети и нейросетевые технологии. Информационная безопасность ИС Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте Автоматизована система спостереження і пошуку гірників у шахті Automated System for Monitoring and Search of Workers in the Mine Article published earlier |
| spellingShingle | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте Гаевская, О.А. Елисеев, В.И. Нейронные сети и нейросетевые технологии. Информационная безопасность ИС |
| title | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| title_alt | Автоматизована система спостереження і пошуку гірників у шахті Automated System for Monitoring and Search of Workers in the Mine |
| title_full | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| title_fullStr | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| title_full_unstemmed | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| title_short | Автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| title_sort | автоматизированная система наблюдения и поиска горнорабочих в шахте |
| topic | Нейронные сети и нейросетевые технологии. Информационная безопасность ИС |
| topic_facet | Нейронные сети и нейросетевые технологии. Информационная безопасность ИС |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60722 |
| work_keys_str_mv | AT gaevskaâoa avtomatizirovannaâsistemanablûdeniâipoiskagornorabočihvšahte AT eliseevvi avtomatizirovannaâsistemanablûdeniâipoiskagornorabočihvšahte AT gaevskaâoa avtomatizovanasistemasposterežennâípošukugírnikívušahtí AT eliseevvi avtomatizovanasistemasposterežennâípošukugírnikívušahtí AT gaevskaâoa automatedsystemformonitoringandsearchofworkersinthemine AT eliseevvi automatedsystemformonitoringandsearchofworkersinthemine |