Projekt Strategiczny: Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach

Transkrypt

1 Projekt Strategiczny: Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach Zadanie nr 9: Wyznaczanie współczynnika korekcji pomiędzy automatycznym pomiarem prędkości powietrza, a uśrednioną wartością prędkości mierzoną anemometrem ręcznym Produkt nr 1: Metodyka wykonania pomiaru ręcznego prędkości średniej powietrza i wyznaczania przekroju wyrobiska w miejscu pomiaru prędkości średniej za pomocą anemometru ręcznego i stacjonarnego wraz z analizą niepewności tych pomiarów Charakter opracowania: Praca naukowo-badawcza. Opracował zespół w składzie: prof. dr hab. inż. Wacław Dziurzyński prof. dr hab. inż. Stanisław Wasilewski dr hab. inż. Jerzy Krawczyk prof. IMG PAN dr hab. inż. Marek Gawor prof. IMG PAN dr inż. Władysław Cierniak dr inż. Andrzej Krach dr inż. Janusz Kruczkowski dr inż. Przemysław Skotniczny dr inż. Paweł Jamróz mgr inż. Jakub Janus mgr inż. Piotr Ostrogórski tech. Tadeusz Bacia Kierownik projektu badawczego nr 9... prof. dr hab. inż. Stanisław Wasilewski

2 SPIS TREŚCI 1 Wprowadzenie 3 Str. 2 Instrukcja wykonywania pomiaru prędkości średniej w przekroju poprzecznym wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem metody trawersu ciągłego Urządzenie pomiarowe Miejsce i warunki pomiarowe Trawersowanie Wynik pomiaru 7 3 Instrukcja pomiaru pola przekroju wyrobiska Metoda geometryczna Sposób wykonania pomiaru przy pomocy miar w wyrobiskach w obudowach łukowych typu ŁP Metoda fotogrametryczna Aparatura Metodyka wykonywania zdjęcia Analiza zdjęcia i wynik pomiaru 9 4 Załącznik A 10 A 1 Program komputerowy Trawers - wyznaczenie niepewności pomiaru 10 A 2 Obsługa programu Trawers 11 A 3 Przykład obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności 12 5 Załącznik B 14 B-1 Program MARCO_USB 14 B-2 Wgrywanie zdjęć do programu 14 B-3 Wyznaczanie skali zdjęcia 14 B-4 Wyznaczanie obrysu wyrobiska 15 B-5 Wyznaczanie pola przekroju wyrobiska 15 B-6 Zmiana położenia węzła wielokąta 16 B-7 Opcje menu 16 B-8 Menu obrazkowe 17 B-9 Opcja stanu 17 B-10 Zmiana jasności zdjęcia 18 6 Płyta CD z programami komputerowymi Trawers i MARCO_USB

3 1. Wprowadzenie Niniejsze opracowanie powstało w wyniku realizacji zadania nr 9 pt. "Wyznaczanie współczynnika korekcji pomiędzy automatycznym pomiarem prędkości powietrza, a uśrednioną wartością prędkości mierzoną anemometrem ręcznym", Projektu Strategicznego; "Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach". Przedstawia ono, w postaci instrukcji, końcowe wnioski dotyczące pomiarów prędkości średniej w przekroju wyrobiska kopalnianego oraz pola przekroju wyrobiska. Jego zastosowanie w praktyce pomiarów kopalnianych, pozwoli na zwiększenie dokładności pomiarowej i wiarygodności uzyskiwanych wyników. Opracowanie powstało w oparciu o dane literaturowe dotyczące opisywanych metod pomiarowych, eksperymenty pomiarowe prowadzone w ramach realizowanego projektu, oraz przepisy obowiązujące w zakładach górniczych. Dane źródłowe związane z niniejszym opracowaniem dostępne są w formie sprawozdania końcowego z zadania 9 Projektu Strategicznego: "Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach". 2. Instrukcja wykonywania pomiaru prędkości średniej w przekroju poprzecznym wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem metody trawersu ciągłego Instrukcja wykonywania pomiaru prędkości średniej w przekroju wyrobiska kopalnianego przedstawia sposób postępowania obejmujący czynności przed, w trakcie i po wykonaniu pomiarów. Realizacja przedstawionych w instrukcji założeń pozwala na ograniczenie wpływu zewnętrznych czynników powodujących powstawanie błędów pomiarowych. Do tych czynników należą: jakość metrologiczna wykorzystywanych przyrządów pomiarowych, pulsacje prędkości przepływu powietrza, odchylenie osi anemometru od kierunku przepływu powietrza, prędkość trawersowania oraz obecność obserwatora w wyrobisku Urządzenie pomiarowe Do wykonywania pomiarów prędkości średniej w przekroju wyrobiska zaleca się wykorzystywanie cyfrowych anemometrów skrzydełkowych. Wykorzystywane anemometry powinny umożliwiać wykonanie pomiaru z tzw. dowolnym czasem uśredniania. Anemometr po zakończeniu trawersowania powinien wskazać średnią wyników chwilowych uzyskiwanych ze stałym czasem próbkowania. Czas próbkowania nie powinien być dłuższy niż 1 sekunda. Czas uśredniania, zależny wyłącznie od operatora, powinien zawierać się w przedziale od 2 do co najmniej 600 sekund. Zakres pomiarowy anemometru powinien być dostosowany do prędkości przewidywanych w miejscu wykonywania pomiarów. Anemometry powinny być okresowo adjustowane (regulowane w sposób zapewniający, że ich wskazania odpowiadają rzeczywistym wartościom mierzonym) przez producentów, oraz wzorcowane (badanie mające na celu ustalenie relacji pomiędzy wartościami wielkości prezentowanymi przez wzorzec, a odpowiadającymi im wartościami wskazywanymi przez 3

4 przyrząd pomiarowy z uwzględnieniem ich niepewności pomiarowych) w akredytowanych laboratoriach wzorcujących zapewniających zachowanie spójności pomiarowej z państwowymi lub międzynarodowymi wzorcami za pośrednictwem nieprzerwanego łańcucha porównań. Przyrządy powinny posiadać właściwy dokument wydany przez laboratorium wzorcujące. Częstotliwość, zasady i wykonawców procesów adjustacji oraz wzorcowania, ustala Główny Inżynier Wentylacji. W pomiarach należy wykorzystywać wyłącznie przyrządy sprawne i dokładne co oznacza, że odchyłki wskazań anemometru od wartości odniesienia przedstawione na świadectwie wzorcowania nie powinny być większe niż ± (1% wartości odczytanej + 0,03 m/s). (Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, poz. 1169, z 2006 r. Nr 124, poz. 863 oraz z 2010 r. Nr 126, poz. 855), Załącznik nr 5 Zwalczanie zagrożeń pkt. 6. Wczesne wykrywanie pożarów endogenicznych, podpunkt zawiera zapis "Względny błąd pomiarowy czujników prędkości powietrza lub przepływomierzy nie powinien być większy od ±10%.", który dopuszcza możliwość powstania dużych błędów przy wyznaczaniu strumienia objętości, w sposób istotny powiększanych przez niepewność wyznaczania przekroju wyrobiska) Wykorzystywane przyrządy pomiarowe powinny być odpowiednio oznakowane, w sposób pozwalający na zweryfikowanie przez osobę użytkującą wymaganej daty kolejnego wzorcowania (np. naklejka z informacją o wzorcowaniu i dopuszczeniu do użytkowania). Przyrządy nie spełniające wymagań metrologicznych powinny być przechowywane w sposób uniemożliwiający ich użycie i odsyłane do producenta celem naprawy i adjustacji. Po wykonaniu adjustacji przyrząd powinien podlegać procedurze wzorcowania. Przed wykorzystaniem anemometru, osoba wykonująca pomiar powinna być zobowiązana do oceny stanu technicznego przyrządu, polegającej na jego oględzinach. W razie wątpliwości, co do poprawnego funkcjonowania przyrządu, należy zapobiec wykorzystywaniu tego przyrządu w pomiarach poprzez odpowiednie oznaczenie. Sposób oznaczania przyrządów należy jednoznacznie określić. W razie stwierdzenia uszkodzenia przyrządu pomiarowego mogącego wpłynąć na jego charakterystykę przetwarzania (uszkodzenia mechaniczne części ruchomych, uszkodzenie obudowy w obszarze czujnika skrzydełkowego, zabrudzenie spowalniające lub unieruchamiające skrzydełko), przyrząd powinien zostać wycofany z użytku i poddany procedurze potwierdzenia jego wiarygodności metrologicznej (wzorcowanie). W razie stwierdzenia uszkodzenia przyrządu wpływającego na jego wiarygodność metrologiczną przyrząd powinien zostać poddany procedurze naprawy oraz adjustacji potwierdzonej świadectwem wzorcowania. Naprawy mogą być wykonywane wyłącznie przez producenta lub podmioty posiadające stosowne uprawnienia nadane przez właściwą jednostkę notyfikowaną. Uprawnienie musi wskazywać w sposób jednoznaczny typ, rodzaj i nazwę anemometru. Nadzór nad przyrządami wycofanymi z eksploatacji sprawuje osoba wyznaczona przez Głównego Inżyniera Wentylacji. 4

5 2.2. Miejsce i warunki pomiarowe Pomiar prędkości średniej metodą trawersu ciągłego powinien być wykonywany w miejscach o jak najmniejszej liczbie elementów zakłócających przepływ powietrza takich jak przenośniki taśmowe, stacje transformatorowe oraz inne elementy zabudowy kopalnianej. Jeżeli nie ma możliwości uniknięcia wykonania pomiaru prędkości średniej z wykorzystaniem metody trawersu ciągłego w przekroju z przenośnikiem, należy wykonać trawers w największym dostępnym przekroju (również nad przenośnikiem). W przypadku określania strumienia objętości należy wyznaczoną prędkość średnią pomnożyć przez pole przekroju wyrobiska, pomniejszone o powierzchnię odpowiadającą pełnemu polu przekroju poprzecznego przenośnika (chyba, że znane jest pole przekroju rzeczywistego). Wyznaczona w ten sposób wartość strumienia będzie określała minimalną ilość powietrza przepływającą w danym przekroju pomiarowym. Miejsce pomiaru powinno być oddalone od skrzyżowania, tamy, napędu przenośnika itp. zgodnie z wytycznymi podanymi w Produkcie nr 2. W bezpośrednim sąsiedztwie wybranego miejsca pomiarowego należy określić strefę trawersowania o ograniczonym dostępie dla innych pracowników co oznacza, że w czasie pomiaru, w strefie tej, powinny zostać wstrzymane prace, ruch maszyn oraz ludzi. Pomiary powinny być wykonywane w ustalonych warunkach wentylacyjnych, przy których prowadzona jest eksploatacja. Należy unikać sytuacji, w której w trakcie pomiarów lub bezpośrednio przed nimi następują zmiany w regulacji przewietrzania rejonu Trawersowanie Zaleca się trawersowanie z wykorzystaniem trajektorii pionowej (rys. 1). Osoba wykonująca pomiar powinna stać za anemometrem umieszczonym na wysięgniku o długości minimum 1,5 m i powinna być skierowana przodem do napływającego powietrza. Na rys 1. zaznaczono kierunek poruszania czujnika anemometru przez osobę wykonującą pomiar oraz główne kierunki poruszania anemometru. Należy zapewnić stabilność prowadzenia anemometru poprzez trzymanie wysięgnika w dwóch rękach (rys. 1). Konstrukcja wysięgnika musi zapewniać zachowanie prostopadłego do płaszczyzny trawersu położenia osi skrzydełka na całej drodze trawersowania (płaszczyzna wlotu do przestrzeni pomiarowej czujnika skrzydełkowego musi pozostawać równoległa do płaszczyzny trawersowanego przekroju. 5

6 Rys 1. Sposób trzymania wysięgnika i wykonywania trawersu Dopuszcza się dowolność w wyborze strony, od której zaczyna się wykonanie trawersu (lewy lub prawy ocios). W trakcie wykonywania pomiaru metodą trawersu ciągłego zaleca się płynne przemieszczanie anemometru z prędkością nie przekraczającą 0,2 m/s. Utrzymywanie takiej prędkości przesuwu anemometru po założonej trajektorii powoduje przemieszczenie anemometru wzdłuż 1 metrowego odcinka w czasie 5 sekund. W trakcie trawersowania należy zwrócić szczególną uwagę, aby nie zmieniać prędkości przemieszczania anemometru. Poprawne wykonanie pomiaru prędkości średniej metodą trawersu wymaga objęcia trajektorią jak największej części przekroju, w którym wykonywany jest trawers. Oprócz centralnej części przekroju wyrobiska, trajektoria trawersowania powinna obejmować również obszar przyociosowy (w odległości od 0,1 do ok. 0,5 m od ociosu, stropu i spągu). Jeżeli dotarcie do fragmentu przekroju pomiarowego jest utrudnione należy zaniechać pomiaru w tym fragmencie. Jeżeli w trakcie trawersowania w przekroju pomiarowym lub jego bezpośrednim sąsiedztwie (strefa trawersowania) nastąpił chwilowy ruch związany z przemieszczaniem maszyn lub pracowników, należy przerwać wykonywanie pomiaru i rozpocząć go od nowa po ustabilizowaniu się przepływu powietrza. 6

7 2.4. Wynik pomiaru W celu poprawnego określenia średniej prędkości przepływu należy wykonać 3 (trzy) następujące po sobie trawersy. Jako wynik pomiaru należy przyjąć wartość stanowiącą medianę z 3 kolejnych pomiarów (wynik pomiaru mieszczący się pomiędzy najmniejszą a największą zmierzoną wartością). W przypadku możliwości oceny wielkości dodatkowych parametrów pomiaru prędkości średniej metodą trawersu ciągłego takich jak prędkość przesuwania anemometru, długość wysięgnika, pole przekroju wyrobiska, możliwe jest wyznaczenie skorygowanej ze względu na niepewności wnoszone przez wymienione czynniki wartości prędkości, przy wykorzystaniu programu komputerowego Trawers, którego instrukcję użycia opisano w Załączniku A. 3. Instrukcja pomiaru pola przekroju wyrobiska Realizacja założeń przedstawionych w instrukcji pozwala na ograniczenie wpływu zewnętrznych czynników powodujących powstawanie błędów pomiarowych. Instrukcja zakłada możliwość wykorzystania dwóch metod pomiarowych: metody geometrycznej polegającej na pomiarze geometrii wyrobiska, oraz metody fotogrametrycznej z wykorzystaniem aparatu fotograficznego. Metoda geometryczna rekomendowana jest w przypadku pomiarów pola przekroju poprzecznego wyrobisk regularnych, o niezniekształconej obudowie i płaskim spągu. metody fotogrametrycznej dla przypadku wyrobisk zdeformowanych o nieregularnych kształtach (odkształcenia obudowy, znaczne nierówności spągu). 3.1 Metoda geometryczna Pomiar przekroju musi być dokonany w miejscu, w którym będzie lub był wykonany pomiar prędkości powietrza. Zaleca się wykonanie obu pomiarów bezpośrednio jeden po drugim. W przeciwnym wypadku niezbędne jest wcześniejsze upewnienie się, że nie wystąpiły jakiekolwiek czynniki mające wpływ na geometrię przekroju (zabudowa nowych urządzeń, odkształcenia obudowy, deformacje spągu itp.), lub rozkład pola prędkości (pojawienie się w odległości mniejszej niż 20 m, za lub przed miejscem pomiarów, dodatkowych przedmiotów zmniejszających przekrój). Pomiaru szerokości i wysokości należy dokonywać przyrządem zapewniającym uzyskanie wyniku przy jednorazowej próbie dla każdego z wymiarów. Nie należy wykonywać pomiarów częściowych, a następnie sumować wyniki. Przy pomiarze wymiarów geometrycznych powinny uczestniczyć dwie osoby. Wykonywanie samodzielnie pomiarów jest przyczyną powstania istotnych niepewności wyniku, szczególnie w wyrobiskach o dużych polach przekroju poprzecznego. Pomiary geometrii mogą być wykonywane dowolnymi przyrządami do pomiaru wymiarów liniowych. Najczęściej stosowane są miary składane drewniane. To narzędzie pomiarowe 7

8 może być wykorzystane wyłącznie wtedy, gdy jego długość jest większa niż największy wymiar do zmierzenia. Podobny wymóg dotyczy miar teleskopowych. Zaleca się stosowanie szerokiej, sztywnej taśmy zwijanej, zapewniającej długi wysięg bez podparcia ( o długości min. 8 m. wyposażonej w magnetyczną końcówkę. Wygodne jest posługiwanie się dalmierzem laserowym. W tym wypadku możliwość wykonania pomiaru może być ograniczona przez zakłócenia przebiegu światła laserowego w niesprzyjających warunkach środowiskowych. Przy wyborze przyrządu pomiarowego należy spełnić wymóg dopuszczenia do pracy w warunkach podziemnych zakładów górniczych z uwzględnieniem stref zagrożonych wybuchami metanu. W przypadku stosowania dalmierza laserowego nie ma konieczności uczestniczenia dwu osób w pomiarze Sposób wykonania pomiaru przy pomocy miar w wyrobiskach w obudowach łukowych typu ŁP Pomiar szerokości wyrobiska (L) powinien być wykonany następująco: na wysokości około cm nad spągiem należy przyłożyć końce miarki do obu łuków ociosowych. łuki muszą należeć do tych samych odrzwi obudowy. jedna osoba powinna trzymać koniec miary dotykając nim łuku. druga osoba powinna naprężyć miarkę (zwłaszcza jeżeli jest to taśma zwijana) i odczytać wartość. wynik należy podać z dokładnością 0,01 m i zanotować. Pomiar wysokości wyrobiska (H) należy wykonywać w następujący sposób: końcem miarki należy dotknąć łuku stropnicowego odrzwi dla obudowy 3- elementowej, lub środka górnego strzemiona dla obudowy 4-elementowej. jedna osoba powinna zadbać, aby podczas pomiaru koniec dotykał najwyższego punktu, miarka była prosta i ustawiona pionowo, a druga osoba powinna odczytać wartość przy spągu. wynik należy podać z dokładnością 0,01 m i zanotować. Pole przekroju (A) wyrobiska bez wyposażenia obliczmy wykonując mnożenie: Otrzymujemy wynik w m 2. A L H 0,84 (1) Podany we wzorze (1) współczynnik 0,84 dotyczy wyłącznie obudów nieodkształconych z typoszeregu ŁP6 ŁP19. Błąd względny tak obliczonej powierzchni nie przekracza 3 %. Dla zapewnienia podanego błędu względnego, zaleca się aby spąg wyrobiska nie był podwyższony (wypiętrzony). Od wyniku należy odjąć pola przekroju obiektów, które przecina płaszczyzna przekroju. 8

9 3.2 Metoda fotogrametryczna Aparatura Wykonanie pomiaru pola przekroju wyrobiska metodą fotogrametryczną wymaga zastosowania aparatu fotograficznego, miarki oraz programu komputerowego do analizy zdjęcia. Zasada pomiaru, powierzchni przekroju wyrobiska, polega na wykonaniu zdjęcia w miejscu gdzie umieszczony jest anemometr stacjonarny oraz miarka. Warunkiem wyznaczenia powierzchni wyrobiska jest znajomość skali, to znaczy ilości pikseli na zdjęciu odpowiadającą odległości w wyrobisku skala zdjęcia wyliczana jest przy pomocy znaczników umieszczonych na miarce. Miarka wyznaczenie skali Należy stosować miarkę, która będzie widoczna na zdjęciach. Miarka powinna posiadać wyraźne znaczniki (widoczne na wykonywanych zdjęciach) oddalone od siebie o znaną odległość. W celu dokładnego wyznaczenia skali zdjęcia należy stosować miarki jak najdłuższe (minimalnie 1 m). Aparat fotograficzny Należy użyć aparatu cyfrowego o rozdzielczości co najmniej 5 mega pikseli Program komputerowy Analizę zdjęć należy wykonywać w programie MARCO_USB zgodnie z załączoną instrukcją programu komputerowego, którego instrukcję użycia opisano w Załączniku B Metodyka wykonywania zdjęcia Aparat należy ustawić w osi wyrobiska tak aby fotografowana płaszczyzna zawierająca przekrój była prostopadła do osi wyrobiska Aby możliwe było dokładne wyznaczenie pola powierzchni wyrobiska na podstawie zdjęcia należy wybrać taki kadr, aby cały namalowany obrys wyrobiska był widoczny. W przypadku, gdy w przekroju wyrobiska znajdują się elementy przysłaniające obrys wyrobiska (rurociągi przenośnik taśmowy) możliwe jest wyznaczenie powierzchni poprzez dokonanie ekstrapolacji linii wyznaczającej obrys powierzchni na zdjęciu z użyciem programu MARCO_USB (Załącznik B) W fotografowanym wyrobisku należy umieścić miarkę, tak aby mieściła się w przekroju wyrobiska, który podlega pomiarowi pola powierzchni. Miarka powinna być umieszczona pionowo w przekroju. Cała miarka musi być widoczna na wykonywanym zdjęciu (nie może być schowana np. za rurami). Należy wykonać kilka zdjęć jednego przekroju pomiarowego. Zdjęcia muszą pozwalać na identyfikację, w którym przekroju były wykonywane (np. umieszczanie w kadrze kartki z opisem, notowanie nazwy pliku i powiązanie jej z przekrojem...) Analiza zdjęcia i wynik pomiaru Po sfotografowaniu należy skopiować zdjęcia do komputera i wykonać ich analizę w programie komputerowym MARCO_USB (Załącznik B) W wyniku analizy otrzymuje się pole powierzchni zaznaczonego obszaru na zdjęciu. 9

10 Załącznik A. Instrukcja obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności z wykorzystaniem programu Trawers A.1 Program komputerowy Trawers - wyznaczenie niepewności pomiaru Program Trawers służy do wyznaczania średniej prędkości powietrza i jej niepewności, mierzonej anemometrem skrzydełkowym metodą trawersowania ciągłego, z uwzględnieniem poprawek do wskazania anemometru i ich niepewności. Obliczona wartość prędkości powietrza w programie Trawers uwzględnia podstawowe czynniki wpływające na wynik pomiaru w trakcie trawersowania i jest równa: gdzie: v V a bv d d d d d A.1 o o F T V o prędkość powietrza wskazywana przez anemometr po wykonaniu pomiaru, a współczynnik przesunięcia charakterystyki anemometru (offset), b współczynnik nachylenia charakterystyki anemometru (slope). d F poprawka na fluktuacje prędkości powietrza. d T poprawka na kształt drogi trawersowania, d U poprawka na prędkość przesuwania anemometru przy trawersowaniu, d P poprawka na profil prędkości powietrza w wyrobisku, d O poprawka na obecność osoby wykonującej pomiar w przekroju wyrobiska. U P O Obliczona wartość niepewności pomiaru prędkości powietrza jest równa: U v v ku A.2 c gdzie: u c (v) niepewność standardowa pomiaru prędkości średniej powietrza metodą trawersu ciągłego jest pierwiastkiem kwadratowym wariancji prędkości k współczynnik rozszerzenia, k = 2. Wariancja prędkości u 2 c 2 u c v jest równa: 2 u c v v u V u a V u b 2V u a, b u d u d u d u d u d A.3 o o o gdzie: u(v o ) niepewność standardowa odczytu prędkości mierzonej, u(a) niepewność standardowa współczynnika przesunięcia charakterystyki, u(b) niepewność standardowa współczynnika nachylenia charakterystyki, u(a,b) kowariancja współczynników a i b, gdy zostały wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów w procesie wzorcowania przyrządu, u(d F ) niepewność standardowa poprawki na fluktuacje prędkości powietrza. u(d T ) niepewność standardowa poprawki na kształt drogi trawersowania, u(d U ) niepewność standardowa poprawki na prędkość przesuwania anemometru przy trawersowaniu, u(d P ) niepewność standardowa poprawki na profil prędkości powietrza w wyrobisku, u(d O ) niepewność standardowa poprawki na obecność osoby wykonującej pomiar w przekroju wyrobiska. F T U P O 10

11 Załącznik A. Instrukcja obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności z wykorzystaniem programu Trawers A.2 Obsługa programu Trawers Po uruchomieniu programu Trawers.exe pokazuje się okno dialogowe z polami edycji, kontrolką wyboru i przyciskiem OBLICZ. Pola edytowalne należy wypełniać w następujący sposób: do pola edycji Wskazanie anemometru [m/s] wpisać prędkość powietrza wskazywaną przez anemometr po zakończeniu trawersowania. do pola edycji Rozdzielczość [m/s] wpisać rozdzielczość anemometru użytego do trawersowania. Wartość domyślna: 0.01 m/s. do pola edycji Prędkość przesuwania anemometru [m/s] wpisać oszacowaną średnią prędkość przesuwania anemometru. Wartość domyślna: 0.2 m/s. do pola edycji Długość wysięgnika [m] wpisać odległość liczoną od miejsca uchwycenia wysięgnika przez wykonującego pomiar do anemometru na końcu wysięgnika. do pola edycji Pole przekroju [m 2 ] wpisać pole powierzchni przekroju poprzecznego wyrobiska w miejscu trawersowania. Jeżeli anemometr posiada świadectwo wzorcowania zaznaczyć kontrolkę wyboru w oknie programu Trawers (Rysunek A. 1 ) Jest świadectwo wzorcowania. Ujawnią się wtedy wzory: V = b Va + a U(V) =2 (p + q Va 2 - r Va) 1/2 oraz pola edycji danych: b, a, p, q, r 1. Jeżeli anemometr ma świadectwo wzorcowania wydane przez Laboratorium Wzorcujące Wentylacyjne Przyrządy Pomiarowe IMG PAN, to z liniowego modelu pomiaru V = b Va + a i jego niepewności U(V) =2 (p + q Va 2 + r Va) 1/2 podanych na drugiej stronie świadectwa wzorcowania pod tabelą z wynikami wzorcowania, należy odczytać wartości współczynników a, b, u, v, w i wpisać do odpowiednich pól edycyjnych (w bez znaku -). 2. Jeżeli anemometr ma świadectwo wzorcowania wydane przez inne laboratorium i nie ma w nim aproksymowanej liniowej krzywej wzorcowania, takiej jak podana powyżej, to wartości współczynników a, b, u, v, w można obliczyć z wzorów podanych w Instrukcji obliczania średniej prędkości powietrza w przekroju wyrobiska i jej niepewności przy pomiarze anemometrem skrzydełkowym metodą trawersu ciągłego i wpisać do odpowiednich pól edycyjnych (bez znaku -). 3. Nacisnąć przycisk OBLICZ i odczytać poprawioną wartość prędkości średniej wraz z jej niepewnością. 11

12 Załącznik A. Instrukcja obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności z wykorzystaniem programu Trawers A.3 Przykład obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności Trawers wykonano anemometrem AS 4 o rozdzielczości δ A = 0,01 m/s w chodniku o polu przekroju A = 7,5 m 2 stosując wysięgnik o długości L = 1,5 m. Średnią prędkość przesuwania anemometru przy trawersowaniu oszacowano na V U = 0,2 m/s. Po wykonaniu pomiaru przyrząd wskazał wynik prędkości średniej V 0 = 2,52 m/s. Anemometr posiadał świadectwo wzorcowania wydane przez akredytowane Laboratorium Wzorcujące Wentylacyjne Przyrządy Pomiarowe IMG PAN, którego część wynikową przedstawiono na rysunku A.1:. Rysunek A. 2 Świadectwo wzorcowania 12

13 Załącznik A. Instrukcja obliczania prędkości średniej przepływu powietrza w wyrobisku kopalnianym wraz z wyznaczeniem niepewności z wykorzystaniem programu Trawers Z świadectwa wzorcowania odczytano: V = 1,0073 Va - 0,0049 m/s, U(V) = 2 (1, , Va 2 2, Va) 1/2 [m/s] Stąd: a = - 0,0049 m/s b = 1,0073 p = 1, (m/s) 2 q = 2, r = 2, [m/s] Dane z pomiaru oraz świadectwa wzorcowania przyrządu wprowadzono do programu komputerowego Trawers. Na podstawie wprowadzonych danych wyznaczono wartość prędkości przepływającego powietrza z uwzględnieniem poprawek oraz niepewność uzyskanego wyniku pomiarowego. Rysunek A. 3 Okno programu Trawers 13

14 Załącznik B. Instrukcja obliczania pola powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem programu MARCO_USB B.1 Program MARCO_USB Program komputerowy MARCO_USB służy do wyznaczania pola przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem fotografii danego przekroju pomiarowego. B.2 Wgrywanie zdjęć do programu Z menu obrazkowego wybrać ikonę oznaczającą otwieranie plików lub z menu tekstowego wybrać Plik Otwórz z. Zostanie otwarte okno obsługi plików. W oknie tym wyświetlane są tylko pliki z rozszerzeniem *.BMP i *.JPG. Wybrać plik pochodzący z aparatu cyfrowego NAZWA_PLIKU.JPG. Po wgraniu pliku program poinformuje, że zostanie utworzony plik o nazwie NAZWA_PLIKUJPG2BMP.BMP. W dalszym ciągu należy pracować wgrywając ten plik. B.3 Wyznaczanie skali zdjęcia Aby zaznaczyć miarkę należy przytrzymać klawisz ALT i trzymając przyciśnięty Lewy Klawisz Myszy przeciągnąć czerwony, przerywany prostokąt, pomiędzy punktami na zdjęciu o znanym wzajemnym położeniu. Położenie tych punktów należy zmierzyć w wyrobisku i podać w metrach. Po wyznaczeniu prostokąta należy zwolnić klawisz myszy i najechać kursorem pa wyznaczony prostokąt. W odpowiedzi zostaną wyświetlone, w pikselach: szerokość i wysokość prostokąta. W okienku Piksele wpisać wyświetloną wartość odpowiedniego boku prostokąta, a w okienku Metry wpisać odległość w metrach pomiędzy punktami. Rysunek B.1 Wyznaczenie skali zdjęcia Uwaga: Uwaga: Podczas wyznaczania prostokąta skala zdjęcia w panelu Skala zdjęcia musi być równa liczbie 1. W oknach Piksele i Metry wpisać jedynki. Jeżeli w płaszczyźnie przekroju wyrobiska została umieszczona miarka należy wykorzystać jej długość do wyznaczenia skali. 14

15 Załącznik B. Instrukcja obliczania pola powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem programu MARCO_USB Uwaga: Miarka albo inne punkty charakterystyczne muszą leżeć w płaszczyźnie łuku obudowy, w którym będzie wyznaczany obrys wyrobiska. B.4 Wyznaczanie obrysu wyrobiska W celu wyznaczenia obrysu wyrobiska wybieramy opcję Wstaw obrys lub klawisz F2. Kursor myszy zmienia się na strzałkę z kopertą. Dolny panel staje się czerwony. Obrys rysowany jest przy pomocy wielokąta. Pierwszy punk wielokąta zostaje znaczony poprzez naciśnięcie i zwolnienie prawego klawisza myszy. Każdy następny punkt wielokąta wykonywany jest w ten sam sposób. Obrys wyrobiska musi być domknięty (ostatni punkt wielokąta musi być połączony z pierwszym). Domknięcia wielokąta dokonujemy naciskają klawisz F4. Uwaga: Opcja programu Domknij obrys nie jest opcją aktywną. Wybranie tej opcji (oprzez naciśnięcie przycisku) nie powoduje żadnego działania. Informuje jedynie, że klawisz F4 domyka wielokąt. Jest to spowodowane tym, że przeciągając kursor myszy do klawisza Domknij obrys może utworzyć kolejny węzeł obrysu. Rysunek B.2 Obrys wyrobiska Po domknięciu obrysu wyrobiska powstają dwa pliki: Nazwa_Pliku_Obrys zawiera zielony obrys wyrobiska na czarnym tle oraz Nazwa_Pliku_Zdjęcie i Obrys.BMP zawiera zdjęcie wyrobiska z wyznaczonym obrysie. B.5 Wyznaczanie pola przekroju wyrobiska Po domknięciu wielokąta możemy obliczyć pole przekroju wyrobiska wybierając opcję Oblicz powierzchnię lub klawisz F5. Wynik obliczeń zostanie wypisany w panelu Powierzchnia: = xx m^2. Rysunek B.3 Panel Powierzchnia Uwaga: Należy sprawdzić, czy prawidłowo podana jest skala zdjęcia. 15

16 Załącznik B. Instrukcja obliczania pola powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem programu MARCO_USB Po wyliczeniu powierzchni wyrobiska zostaną wypisane w panelu Granice obrysu wartości wyliczone na podstawie zdjęcia: X0 początkowe położenie obrysu oś pozioma, Xn końcowe położenie obrysu oś pozioma, Y0 początkowe obrysu oś pionowa, Yn końcowe położenie obrysu oś pozioma, Dx szerokość wyrobiska, Dy wysokość zdjęcia, Rysunek B.4. Pole edycji Granice obrysu Wartości Dx i Dy stanowią podstawę do wstępnego określenia czy skala zdjęcia została prawidłowo określona. Wartości te powinny one być zbliżone do zmierzonych wartości L i H szerokość i wysokość wyrobiska. B.6 Zmiana położenia węzła wielokąta Zdarza się, że węzeł wielokąta został nieprawidłowo wstawiony. Można wtedy zmienić jego położenie. W tym celu należy przycisnąć Prawy Klawisz Myszy. Kursor myszy zmienia się na czarną pionową strzałkę. Następnie należy kursor myszy zbliżyć do węzła wielokąta, którego położenie chcemy zmienić. Naciskamy klawisz CTRL i trzymając ten klawisz przeciągamy węzeł Lewym Klawiszem Myszy. Po poprawnym ustawieniu wszystkich węzłów naciskamy klawisz ENTER. Po wybraniu węzła można go usunąć przyciskając klawisz F6. Klawisz F11 powoduje wstawienie nowego węzła w pobliżu węzła zaznaczonego. B.7 Opcje menu Opcja Plik zawiera: Rysunek B 5. Pasek menu Otwórz z - otwarcie zdjęcia wyrobiska, Zapisz jako BMP - zapisanie zdjęcia w formacie BMP, JPG - zapianie zdjęcia w formacie JPG, Zapisz ekran - zapisanie całego ekranu, tj. zdjęcia i panelu sterującego, Zamknij - zamknięcie programu. 16

17 Załącznik B. Instrukcja obliczania pola powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem programu MARCO_USB Opcja Widok zawiera: Opcję narzędzi co umożliwia pokazanie panelu sterującego. Panel sterujący może być ukryty po naciśnięciu na nim znaku X (prawy górny róg panelu). Opcja Kalkulator bardzo wygodny kalkulator służący do bieżących obliczeń. B.8 Menu obrazkowe Rysunek B.6. Menu obrazkowe Kolejne ikony przycisków programu oznaczają: - odczyt pliku - zapisz plik - po zaznaczeniu fragmentu zdjęcia (pkt 2.) pozostawienie tego fragmentu i wycięcie zdjęcia obok zaznaczonego fragmentu - wstawienie zdjęcia do schowka Windows - wydruk zdjęcia - powiększenie zdjęcia - pomniejszenie zdjęcia - oryginalny rozmiar zdjęcia - wskaźnik powiększenia/pomniejszenia - ponowne wczytanie zdjęcia B.9 Opcje stanu Rysunek B.7. Pasek stanu Na pasku stanu umieszczone są następujące informacje: położenie kursora myszy w pikselach, położenie kursora myszy w metrach, położenie kursora myszy w metrach względem granic początkowych obrysu, R=35 - kolor czerwony piksela, w którym znajduje się wskaźnik myszy, G=40 - kolor zielony piksela, w którym znajduje się wskaźnik myszy, B=33 - kolor niebieski piksela, w którym znajduje się wskaźnik myszy, 17

18 Załącznik B. Instrukcja obliczania pola powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem programu MARCO_USB B.10 Zmiana jasności zdjęcia Rysunek B.8 Pole zmiany jasności zdjęcia Gamma - wykonuje funkcję gamma tz. wartość wynikowa jasność piksela zostaje podniesiona do potęgi gamma. Wartość potęgi gamma pokazywana jest w okienku po lewej stronie suwaka. Jasność rozjaśnianie zdjęcia. Kontrast kontrast zdjęcia. 18