Ученые КарТУ им. Абылкаса Сагинова выиграли грант от Министерства науки и высшего образования на разработку проекта по интеллектуальной волоконно-оптической системе мониторинга геотехнического состояния горных выработок карьеров и разрезов.
По словам научного руководителя проекта, заведующей кафедры «Энергетические системы» КарТУ Елены Нешиной, главной задачей проекта является разработка опытного образца интеллектуальной волоконно-оптической системы мониторинга геотехнического состояния горных выработок карьеров и разрезов для дальнейшего внедрения на горнодобывающих предприятиях страны с целью повышения эффективности добычи полезных ископаемых и обеспечения безопасности проведения горных работ. Система обеспечит своевременное предупреждение об опасности обрушения бортов карьеров или разрезов.
– Постоянный мониторинг и достоверная информация о геотехническом состоянии горной выработки может обеспечить безаварийный режим работы горных предприятий, – считает Елена Нешина. – Актуальность проекта обусловлена важностью вопроса предупреждения о внезапных изменениях параметров, влияющих на прочность горной выработки карьеров, разрезов и обеспечивающих защиту персонала от внезапного обрушения. В работе предлагается за счет использования новых достижений науки, связанных с использованием волоконно-оптических технологий, а именно волоконно-оптического датчика (ВОД), входящего в аппаратно-программный комплекс, повысить безопасность труда.
Предложенная система решает важную задачу ранней диагностики обрушения горных выработок и бортов карьеров и разрезов, это позволит потенциальным потребителям существенно сократить материальные издержки на ликвидацию аварии и избежать утрат технологического оборудования, а также жертв среди производственного персонала при внезапном обрушении породы в местах проведения горных работ.
Принципиальным отличием от других систем является собственная разработка алгоритма измерения и метода контроля давления и смещения горных пород. Не используются дорогостоящие методы оптической рефлектометрии и спектрометрии на основе решеток Брэгга и изменении длины световой волны, а также полный отказ от использования методов оптической интерферометрии в связи с возникновением большого количества помех при изменении внешней температуры. Существующие зарубежные аналоги являются дорогостоящими, сложными по конструкции и имеющие низкую помехозащищенность каналов.
На основании проведенного анализа был разработан принципиально новый способ обработки данных, основанный на спектральном анализе интенсивности светового пятна, падающего на поверхность телевизионной матрицы высокого разрешения. Специально разработан интеллектуальный многоканальный аппаратно-программный комплекс, выполняющий анализ изменения свойств световой волны, проходящей по оптическому волокну и падающий на поверхность телевизионной матрицы высокого разрешения. Для реализации вышесказанного и формирования принципиального отличия от существующих зарубежных аналогов было разработано программное обеспечение.
– Нашей рабочей группе удалось создать относительно недорогую в сравнении с аналогами систему с практически не ограниченным числом каналов, –рассказывает Елена Нешина. – Проект позволит внедрить элементы Индустрии 4.0 в горное производство и реализовать цифровизацию его отдельных областей. Достоверность полученных результатов подтверждена тремя патентами, а также публикациями в высокорейтинговых изданиях, что повышает международный авторитет Республики Казахстан в области уникальных наукоемких технологий.
По словам ученых, результаты проекта внедрены в учебный процесс КарТУ в курсе лекций для студентов и магистрантов. Заключено соглашение с ТОО «Kazakhmys Coal» о внедрении системы на разрезе «Молодежный» в Карагандинском регионе.
Николай КРАВЕЦ, фото пресс-службы КарТУ им. А. Сагинова
