Ing. Ivan Bílý
Severočeské doly a.s., Doly Bílina
ul. 5. května, 418 01 Bílina, Česká republika
tel.: +42417805564, fax: +420417504002
E-mail: bily@mail.sdas.cz
This contribution shows another possibilities of using the GPS system according to conditions of mining operation with a possibility of pursuance the positions of the extracting technology (big machines) following the quality persuance of mining raw material and on-line determining of the capacity calculations.
Příspěvek ukazuje další možnosti využití systému GPS, a to v podmínkách báňského provozu, s možností sledování poloh dobývací techniky (velkostroje) v návaznosti na sledování kvality těžené suroviny a on-line stanovení objemových výpočtů.
Žijeme v době,kdy snad již neexistuje odvětví, které by nebylo zasaženo informační technologií.Tento nastolený trend se nevyhnul ani Severočeským dolům a.s., Doly Bílina, které mají rozsáhlý informační systém, jehož součástí je i geograficko- informační systém, který slouží k poskytování měřičských a geologických podkladů pro výrobní,tak i následně ostatní odbory, které vycházejí z těchto podkladů.V rámci širšího využití GPS-globálního polohového systému se dnes čím dále více v oblasti GIS zviditelňují aplikace sledování poloh mobilních prostředků (mobilní GIS).Touto aplikací se výrazně rozšířily možnosti, jak by se v budoucnosti mohla zefektivnit a zkvalitnit spolupráce mezi jednotlivými odbory na Dolech Bílina využívající geografický informační systém.
Informace o přesné pozici stroje vycházela zejména z potřeb krátkodobé a dlouhodobé přípravy, která ze středních dílů pásových dopravníků (přičemž délka jednotlivých dílů byla známa) určovala polohy jednotlivých rypadel.
Výhody:
Nevýhody:
Přínos měla přinést družicová (satelitní) geodézie, využívající přístrojů GPS (Obr.č.1). Jde o družicový systém pro stanovení polohy a času na povrchu zemském a v přilehlém prostoru.
Výhody: Velmi přesné stanovení polohy.Odstranění lidského faktoru.
Obr č. 1 Přístroj GPS
Nevýhody: Při navazování kontaktu GPS s geodetickými satelity významně ovlivňuje příjem výška řezu a kovová konstrukce velkostroje, kdy tyto činitelé zabraňují k navázání komunikace.Ukázalo se, že pokud by se tato metoda chtěla nasadit bylo by třeba GPS umístnit v horní části kovové konstrukce velkostroje, tak aby nedocházelo k rušivým elementům (Obr.č.2). Dalším problémem byl přenos informace o poloze pro řidiče velkostroje.Zde by se musel zajistit přesnost dat ON-LINE s rypadla na referenční stanici (GPS-přijímač,umístěný na bodě s přesnou známou polohou, jehož programové vybavení umožňuje sledovat všechny viditelné družice) a zpět s převodem na orientaci rypadla a polohu kolesa. Nutnost vyčlenění jedné pracovní síly na obsluhu přijímače.
Obr č. 2 Rozmístění GPS
Sledování poloh velkostrojů se vztahuje opět k pásovým dopravníkům s tím rozdílem, že celý dopravník je rozdělen a označen číselnými geodetickými značkami po 50 m, kde výchozí bod 0 m je čelo bubnu poháněcí soustavy.K tomuto zdánlivě jednoduchému systému sledování poloh strojů se došlo po řadě negativních praktických zkušenostech s GPS (Obr č.3)
Obr č.3 Číselné značky
Výhody:
Nevýhody:
Tento systém pracuje na principu GPS, kde je možno pomocí diferenciální korekce docílit velmi přesné polohy mobilních prostředků.Všechny nevýhody, které jsem uváděl jsou zde v drtivé většině překonány. Přenos dat v reálném čase (ON-LINE) je vyřešen pomocí radiového modemu, tímto je odstraněn lidský faktor. Dalším kladem je možnost vizualizace jakéhokoliv prostředku s možností archivace pohybu, který bude součástí tohoto systému na uživatelském pracovišti, které bude opatřeno softwarem Topol Track, který umožňuje využívat jak rastrového podkladu, tak i vektorového. Tento systém byl vyzkoušen v první polovině roku 1998 za plných provozních podmínek Dolu Bílina.
Výhody:
Obr č.4 GPS (Garmin 35 LP)
Nevýhody:
Program TopoL Track On-line je jedna ze součástí softwarové technologie TopoLTrack pro sledování pohybu objektů. Satelitní navigace GPS a mobilní komunikace GSM nebo lokální radiové sítě umožňuje sledovat, řídit a organizovat pohyb objektů - vozidel v reálném čase. TopoLTrack je kompletně založen na nové 32-bitové generaci technologie Topol NT.
Součásti systému
Systém je složen ze tří částí. Z dispečerského pracoviště - klienta - běžný osobní počítač s operačním systémem Windows NT. Druhou součástí je server, který obousměrně komunikuje s vozidly, získává od nich data, která dále archivuje a rozděluje na jednotlivá dispečerská pracoviště. Tyto dva moduly jsou plně nezávislé na hardwarovém vybavení použitém pro přenos dat z vozidla do dispečerského pracoviště. Třetí součástí je mobilní jednotka umístěná ve vozidle - navigační jednotka GPS a vysílací jednotka (GSM nebo radiomodem pro lokální radiovou síť).
Hlavní rysy TopoLTrack On-line
Systém je řešen jako modulární, lze jej sestavit od velmi jednoduchého pracoviště (klient i server jsou provozovány na jednom počítači) až po plně vybavené dispečerské pracoviště s několika klienty propojenými sítí, kdy jsou data ukládána do SQL databáze.
Server
Zajišťuje komunikaci mezi vozidlem a pracovištěm, umožňuje současně přijímat prakticky neomezený počet různých komunikačních protokolů, řídí rozdělování dat mezi jednotlivými dispečerskými pracovišti, spravuje a archivuje data. Počet obsluhovaných vozidel je omezen pouze výkonností počítače, na kterém je server provozován (na běžném PC s Windows NT je to řádově 5000 pohybujících se objektů).
Moduly serveru:
čtení dat - sériové a paralelní porty, Internet, Intranet,
současné zpracování komunikačních protokolů - ASCII protokol s pevnou délkou záznamu, ASCII protokol s oddělovači, protokol pTrack GSM firmy PICODAS, protokol firmy Apex, protokol MORSE firmy Racom,
filtrace a rozdělování dat klientům (Intranet, Internet, jeden počítač),
záznam dat - ukládání do lokálního souboru, SQL databáze,
získávání archivovaných dat na základě požadavků klientů.
Klient
Je GIS aplikace, která zobrazuje aktuální polohu a stav sledovaných vozidel. Stav sledovaných vozidel je možné odlišit barvou či symbolem vozidla. Zobrazuje také průběžně statistické a souhrnné informace o vozidlech (např. zpoždění vozidel proti plánu, hodnoty uživatelem definovaných stavových veličin - rychlost, stav dveří apod.).
Moduly klienta:
získávání dat ze serveru,
zobrazování vozidel nad mapovými podklady,
generátor dotazů pro získání archivovaných dat.
Radiový přenos zajišťuje fa. Racom, která na Dolech Bílina vybudovala radiovou síť Morse, což znamená, že počáteční investice byly o tuto významnou položku sníženy.
MORSE je otevřený systém. Podporuje mnoho standardních protokolů, které umožňují přenášet uživatelská data a nabízí sadu obecných protokolů, které umožňují plně využít všech servisních vlastností MORSE sítě. Dokumentace důležitých parametrů jednotlivých komponent je veřejně dostupná.
Obr č..5 (Zobrazení poloh těžební techniky v prostředí intranetu)
TopoL Internet Server je systém pro jednoduchou vizualizaci geografických dat v prostředí Internetu, umožňující snadno zobrazit geografická. "klikací mapy" nad vybranými vektorovými objekty včetně jejich popisu dle databáze (atribut ALT), pomocí SQL dotazů umožňuje hledání vektorových objektů dle jejich atributů, umí generovat grafické měřítko ve formátu GIF dle zadaných parametrů, podporuje vytváření obrázků ve formátu GIF a kreslení do těchto obrázků, pracuje pod operačnímm systémem Microsoft Windows NT, 2000 jako služba (service), pod operačním systémem Microsoft Windows 95/98, ME jako aplikace běžící na pozadí, lze použít v jazyce PHP .
Výhody: tohoto systému jsou již patrné z jeho názvu, kdy odpadá nutnost nákupu instalace software GIS TOPOL a Topol Track pro každého uživatele, který by chtěl případně potřebná data z tohoto systému získat. Velkým přínosem je rozšíření uživatelů a jednoduchost ovládání.
Uvažované stroje, které jsou do tohoto systému zahrnuty KU300/71, KU300/102, KU300/68, KU300/83, KU300/91 s tím, že tento systém se postupem času může rozšířit i na skrývkové velkostroje nebo jinou mobilní techniku.
Přenos údajů o poloze stroje z GPS bude zajištěn rádiovou sítí (Obr č.6) na výhradním kmitočtu.(užité rádiové modemy v nabídce jsou v současné době nasazeny v systému sběru informací na uhelných a skrývkových rypadlech v systému KSSK-BIL). Retranslační stanice je umístěna na budově dispečinku lomu jih a řídící stanice s komunikační jednotkou na správní budově Dolů Bílina. Výstupem tohoto celého systému sledování poloh bude datový soubor, který bude obsahovat souřadnice X,Y,Z.Tento soubor bude umístěn na stanoveném serveru sítě Novell.Komunikační prostředek je v dodávce firmy Topol, ale je zahrnut v kalkulaci vlastního projektu.Software, kterým je vybaven komunikačním program Net RS 232, dále pak program pro vizualizaci výsledků Topol Track.
Obr č.6 (Rádiová síť)
Zpracovávání informací o poloze kolesa rypadla v souřadnicích X,Y,Z bude následující:
a) Podle postavení kolesa rypadla vytvoří program firmy Atlas datový soubor s obsahem pro jednotlivá rypadla:
Tento program nazvěme "Komunikace s geomodelem".Tento program poběží neustále na pozadí PC na kvalitovém dispečinku.Tento počítač bude nasazen nově na kvalitovém dispečinku a poběží na něm programové vybavení popsané v bodě f).
b) V KSSK-BIL(komplexní systém sledování kvality-Bílina)bude aktuálně těženému a měřenému uhlí přiřazena informace z dat od programu komunikace s geomodelem.
c) Souřadnice z kolesa rypadla bude moci obsluha kvalitativního dispečinku modifikovat, čímž se v tomto krajním případě eliminují nepřesnosti měření GPS a zaměření profilu
d) V bloku bilancování bude graficky porovnána archivovaná skutečně naměřená hodnota kvality a hodnota zjištěná z geomodelu.
e) Pro ručně zadané postavení kolesa rypadla se ve vizualizaci KSSK-BIL zobrazí kvalita podle geomodelu, opět po vrstvách.Tyto informace poslouží pro vytvoření výhledu o těžené kvalitě při určitém postavení rypadla.
f) Na PC, který bude umístěn na kvalitatovém dispečinku bude vedle programu "Komunikace s geomodelem" instalován program TIS, který bude sloužit jako prohlížečka polohy rypadel v reálných souřadnicích.Nasazení bude výhodné pro zjištění návaznosti dispečinku těžby na GIS informace, čímž se vytvoří možnost k převodu sledovaných procesů do reálného prostor.
Po praktických zkušenost všech uvedených metod, které byly odzkoušeny i následně zrealizovány OHMG, můžeme konstatovat, že systém bázové diferenční GPS +Net RS232+Topol Track splňuje všechny předpoklady vhodného informačního systému, který vhodně doplní již stávající geograficko informační systém, který se nachází na Dolech Bílina , aniž by se musely provádět zásahy, nebo jakékoliv změny v celém geografickém informačním systému. Nespornými klady, které je nutno mít na zřeteli, je zkvalitnění práce na úpravně uhlí (eliminace reklamací, zlepšení selektivní těžby atd.), zkvalitnění měřičských a hlavně geologických podkladů (výpočet kubatur atd.),optimalizace práce pro výrobu (okamžitý stav, archivace pohybu stroje), možnost nasazení pro požární a zdravotnické jednotky (jednodušší orientace v terénu a zkrácení času k dosažení cíle) a v neposlední řadě možnost sledování ekonomického provozu vozidel.