Koncepcja budowy prototypu mobilnej platformy inspekcyjnej dedykowanej do pracy w kopalniach

Podobne dokumenty
Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Leszek Kasprzyczak

Wiadomości pomocne przy ocenie zgodności - ATEX

ZAGROŻENIE BEZPIECZEŃSTWA FUNKCJONALNEGO ZWIĄZANE ZE ŚRODOWISKIEM ELEKTOMAGNETYCZNYM W PODZIEMNYCH WYROBISKACH GÓRNICZYCH

Dyrektywa 94/9/WE ATEX Zestawy utworzone z dwóch lub większej liczby urządzeń Ex Podstawowe zasady

Algorytm wyznaczania Poziomu Zapewnienia Bezpieczeństwa na przykładzie funkcji zatrzymania awaryjnego inspekcyjnego robota górniczego

Kompatybilnośd elektromagnetyczna urządzeo górniczych w świetle doświadczeo

Kompatybilność elektromagnetyczna urządzeń górniczych w świetle doświadczeń

Wspomaganie projektowania maszyn i urządzeń przeznaczonych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem

Wiadomości pomocne przy ocenie zgodności - ATEX

Przegląd inspekcyjnych robotów górniczych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 665

Nieelektryczne urządzenia przeciwwybuchowe

Ośrodek Badań Atestacji i Certyfikacji OBAC Ltd. Jednostka Notyfikowana Nr

ZAKRESU AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 099

Hydraulic Mast-Climbing Work Platforms Hydruliczne Platformy Robocze PODESTY RUCHOME GÓRNICZE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 665

Analiza ryzyka jako metoda obniżająca koszty dostosowania urządzeń nieelektrycznych do stref zagrożenia wybuchem.

STRATEGIA LABORATORIUM AUTOMATYKI I TELEKOMUNIKACJI IK W ZAKRESIE PROWADZENIA BADAŃ SYSTEMU GSM-R

Marek Trajdos Klub Paragraf 34 SBT

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 207

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 665

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 099

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 099

ISKROBEZPIECZNY ENKODER INKREMENTALNY typu IEI-1 INSTRUKCJA OBSŁUGI NR BP/IO/10/09

wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul. Szczotkarska 42 Wydanie nr 12 Data wydania: 2 maja 2016 r.

Kompatybilność elektromagnetyczna i bezpieczeństwo funkcjonalne w górnictwie wprowadzenie. mgr inż. Mirosław Krzystolik

KARTA KATALOGOWA 1. ZASTOSOWANIE

wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul. Szczotkarska 42 Wydanie nr 11 Data wydania: 8 września 2015 r.

Programy szkoleń otwartych

Dyrektywa 2014/34/UE vs. 94/9/WE Formalne i techniczne zmiany wprowadzone przez dyrektywę i badania bezpieczeństwa przeciwwybuchowego

ZAKRES BADAŃ BEZPIECZEŃSTWO UŻYTKOWANIA I EMC CELAMED Centralne Laboratorium Aparatury Medycznej Aspel S.A.

ANALIZA FUNKCJI BEZPIECZEŃSTWA I DOBÓR NAPĘDÓW DLA GÓRNICZEJ MOBILNEJ PLATFORMY INSPEKCYJNEJ

NOWOŚĆ - PREZENTACJA

Warunki bezpiecznego wykonywania badań oraz pomiarów wielkości elektrycznych i nieelektrycznych w wyrobiskach zagrożonych wybuchem

Trójfazowe silniki indukcyjne. serii dskgw do napędu organów urabiających kombajnów górniczych Wkładka katalogowa nr 11a

ELEKTRYCZNY SPRZĘT AGD UŻYWANY W KUCHNI DO PRZYGOTOWYWANIA POTRAW I WYKONYWANIA PODOBNYCH CZYNNOŚCI.

SETEBOS. Centralka kontrolno-pomiarowa. Funkcjonalność

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY SCOPE OF ACCREDITATION FOR PRODUCT CERTIFICATION BODY Nr/No AC 197

Stałe urządzenia gaśnicze na gazy

Przepisy i normy związane:

Specyfikacja techniczna zasilaczy buforowych pracujących bezpośrednio na szyny DC

OPIS WYDARZENIA SYMPOZJUM. Bezpieczeństwo wybuchowe i procesowe w zakładach przemysłowych DLA ZAKŁADÓW AZOTOWYCH PUŁAWY ORAZ SPÓŁEK PARTNERSKICH

PLAN DZIAŁANIA KT 64 ds. Urządzeń Elektrycznych w Przestrzeniach Zagrożonych Wybuchem

BHP PRZY EKSPLOATACJI URZĄDZEŃ W STREFACH ZAGROŻONYCH WYBUCHEM

Rola badań konstruktorskich na poszczególnych etapach procesu projektowania urządzeń automatyki

Schemat IECEx w GIG.

System monitoringu i diagnostyki drgań EH-Wibro

dr inż. Gerard Kałuża Konstrukcja i badania zatapialnych pomp wirowych przeznaczonych do pracy w przestrzeni zagrożonej wybuchem.

Bezpieczeństwo maszyn i urządzeń wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej w kontekście obowiązującego prawa

Informacja o produkcie Przepustnica odcinająca w wersji Ex AK-Ex

Nowy podręcznik aplikacyjny Siemens All Rights Reserved.

Załącznik nr 1 do Standardu technicznego nr 3/DMN/2014 dla układów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w TAURON Dystrybucja S.A.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe przeznaczone do pracy w przestrzeniach zagrożonych wybuchem pyłów palnych rodzaje zabezpieczeń

mgr inż. Aleksander Demczuk

MODUŁ STEROWANIA ZAWOREM Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM

SPRĘŻARKI ŚRUBOWE PRZECIWWYBUCHOWE DLA GÓRNICTWA. Przedsiębiorstwo Produkcji Sprężarek Sp. z o. o.

ENERGA-OPERATOR SA Oddział w Płocku WYTYCZNE PROGRAMOWE

Technik Mechatronik. Kliknij, aby dodać tekst

Światłowodowa transmisja technologiczna w kopalniach na przykładzie Zakładu Górniczego Piekary

PROJEKTOWANIE URZĄDZENIA I PRZYGOTOWANIE DO PROCESU CERTYFIKACJI W ZAKRESIE DYREKTYWY 2014/34/UE (ATEX)

Wymiary. Dane techniczne

OŚRODEK SZKOLENIA PKiMSA "Carboautomatyka" S.A. HARMONOGRAM KURSÓW OD STYCZNIA DO CZERWCA 2012 STYCZEŃ LUTY

KARTA KATALOGOWA. Koncentrator komunikacyjny dla zespołów CZAZ ZEG-E EE426063


Ocena ryzyka, analiza funkcji bezpieczeństwa i dobór napędów dla górniczego robota inspekcyjnego

ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRYCZNYCH NR

Instytut Technik Innowacyjnych EMAG

NAGRZEWNICE WODNE LEO EX

Zakres dyrektywy ATEX i przykłady urządzeń z pogranicza dyrektywy. Łukasz Surowy GIG KD BARBARA.

Instrukcja Obsługi BARTEC. Polska Sp. z o.o. Iskrobezpieczny Czujnik Temperatury Typu ICT-*.**

Strategiczny program badań naukowych i prac rozwojowych Profilaktyka i leczenie chorób cywilizacyjnych STRATEGMED

Karta produktu. EH-n00-A/.../1,0/... Agregat chłodniczy EH-FORCE

Dyrektywa 94/9/WE. Polskie Normy zharmonizowane opublikowane do Wykaz norm z dyrektywy znajduje się również na

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 067

Wyspecjalizowane roboty mobilne i ich zastosowania z naciskiem na

Zanurzeniowe czujniki temperatury

Dane techniczne. Dane ogólne Funkcja elementów przełączających NAMUR, NO Nominalny zasięg działania s n 1 mm

RAPORT. Gryfów Śląski

Górniczy Profilometr Laserowy GPL-1

3RS SZYNOWO-DROGOWY WÓZEK MANEWROWY

Program studiów podyplomowych: Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (edycja VIII, ).

Spis treści SPIS TREŚCI

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 023

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 023

ELOKON Polska Sp. z o.o. Bezpieczeństwo pracy przemysłowych urządzeń do procesów cieplnych

smart thinking APARATURA GÓRNICZA AGREGATY SPRĘŻARKOWE KATALOG PRODUKTÓW

ELMAST F S F S F S F S ZESTAWY STERUJĄCO-ZABEZPIECZAJĄCE BIAŁYSTOK DO AGREGATÓW POMPOWYCH J E D N O F A Z O W Y C H

Indukcyjny czujnik szczelinowy

Karta produktu. EH-n00-A/.../1,0/ Agregat chłodniczy

02 - Standardy. - Homologacja - Atex

Przygotowanie dokumentacji oraz urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym do badań i oceny w celu uzyskania certyfikatu badania typu WE.

SYSTEM ES-CTI2 Jednostka Sterująca 2.4GHz Wytyczne Instalacyjne

ELMAST F S F S F S F S F S F S F S F S ZESTAWY STERUJĄCO-ZABEZPIECZAJĄCE BIAŁYSTOK

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 174

EN54-13 jest częścią rodziny norm EN54. Jest to norma dotycząca raczej wydajności systemu niż samych urządzeń.

ZAKRES AKREDYTACJI JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ WYROBY Nr AC 023

Opis przedmiotu zamówienia

Przetworniki ciśnienia do zastosowań ogólnych typu MBS 1700 i MBS 1750

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

Zintegrowany system monitorowania procesów produkcji w oparciu o sieci światłowodowe na przykładzie Zakładu Górniczego Piekary

Transkrypt:

Pomiary Automatyka Robotyka, R. 20, Nr 1/2016, 57 63, DOI: 10.14313/PAR_219/57 Koncepcja budowy prototypu mobilnej platformy inspekcyjnej dedykowanej do pracy w kopalniach Maciej Cader Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa Leszek Kasprzyczak Instytut Technik Innowacyjnych EMAG, ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki prac projektu badawczego, którego celem było zrealizowanie mobilnej platformy inspekcyjnej (MPI). Zadaniem MPI jest monitoring stref zagrożonych wybuchem w kopalniach węgla kamiennego. W artykule opisano koncepcję budowy platformy bazującą na normach zharmonizowanych z dyrektywą ATEX. Słowa kluczowe: Mobilna Platforma Inspekcyjna, dyrektywa ATEX, koncepcja budowy, kopalnia węgla kamiennego 1. Wprowadzenie Liczba powstających konstrukcji robotów górniczych świadczy o tym, że istnieje na rynku zapotrzebowanie na tego typu produkty [2 5]. Licencję robota Gemini-Scout zakupiła firma Black-I Robotics z Bostonu z intencją uruchomienia produkcji. Natomiast chińska firma Tangshan Kaicheng Electronic szacuje swoje możliwości produkcyjne na 1800 robotów rocznie. Podstawową funkcjonalnością robotów górniczych jest pomiar stężeń niebezpiecznych gazów i warunków klimatycznych. Wzrost świadomości dotyczącej bezpieczeństwa, a także odpowiedzialność prowadzących akcję powodują, że sztab wolałby użyć robota inspekcyjnego niż narażać człowieka (podobnie jak ma to miejsce w działaniach saperskich i pirotechnicznych). Przewiduje się, że analogiczne rozwiązania mogą być obligatoryjne w górnictwie. Mobilna Platforma Inspekcyjna (MPI) jest pojazdem kołowym. Koła MPI są napędzane silnikami elektrycznymi sprzęgniętymi z przekładnią i luzownikiem. Wszystkie te komponenty (łącznie z oponami) są wykonane według właściwych norm zharmonizowanych z dyrektywą ATEX lub komponentów posiadających certyfikaty lub opinie techniczne dot. zapewnienia odpowiedniego zabezpieczenia przeciwwybuchowego. Przeznaczeniem docelowego prototypu Mobilnej Platformy Inspekcyjnej w wersji komercyjnej są strefy wybuchowe i zagrożone wybuchem grupy I. Z tego względu konstrukcja komercyjna powinna spełniać właściwe wymagania dyrektywy 94/9/WE Autor korespondujący: Maciej Cader, mcader@piap.pl Artykuł recenzowany nadesłany 20.11.2015 r., przyjęty do druku 1.02.2016 r. Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 (ATEX), 2004/108/WE (EMC) i 2006/42/WE (MD). Spełnienie wymagań odpowiednich norm zharmonizowanych z tymi dyrektywami powinno wykazać przez domniemanie zgodności, spełnienie wymagań przedmiotowych dyrektyw. Ogólnie MPI spełnia następujące wymagania funkcjonalne i konstrukcyjne: a) wykonanie zewnętrznych części platformy, obudowy i mechanicznych podzespołów MPI z materiałów o ograniczonej zawartości stopów metali lekkich i cyrkonu, a także tworzyw sztucznych, b) zapewnienie stopnia ochrony obudowy co najmniej IP54, c) zastosowanie napędów elektrycznych i ich odpowiednie zabezpieczenie dwoma niezależnymi środkami ochrony w celu uzyskania kategorii M1, d) zasięg platformy do 1 km w głąb wyrobiska, e) możliwość pokonywania: pochyłości co najmniej 30, progów o wysokości co najmniej 20 cm, miejsc zawodnionych o głębokości co najmniej 40 cm, f) praca w temperaturze do +60 C i wilgotności względnej bliskiej 100% dla urządzeń elektronicznych i 100% dla części mechanicznych związanych z podwoziem i napędami, g) obserwacja trasy przejazdu kamerą z transmisją obrazu do stanowiska operatora. Kamery i oświetlenie mają funkcję zdalnego wyłączania w celu oszczędzania energii elektrycznej, h) możliwość dokonywania pomiaru ciągłego i/lub na żądanie stężeń: CH 4 w zakresie: 0 100%, CO w zakresie 0 1000 ppm, CO 2 w zakresie 0 5%, O 2 w zakresie 0 25%, temperatura w zakresie 10 C +60 C, wilgotność względna minimum do 95%, i) pomiar metanu na wysokości przynajmniej ok. 1,7 m, j) wykonywanie cyklicznych pomiarów (z miejsca docelowego) i przesyłanie ich do konsoli operatora permanentnie lub na żądanie operatora, 57

Koncepcja budowy prototypu mobilnej platformy inspekcyjnej dedykowanej do pracy w kopalniach a) b) c) Rys. 1. Podstawowe, całkowite wymiary MPI: a) wysokość, b) długość, c) szerokość Rys. 1. The basic, MPI dimensions : a) height, b) length, c) width Rys. 2. Widok poglądowy Mobilnej Platformy Inspekcyjnej z opisanymi podzespołami Rys. 2. A pictorial view of the Inspection Mobile Platform with components description Rys. 3. Schemat blokowy układów elektronicznych i programowalnych elektronicznych Mobilnej Platformy Inspekcyjnej Rys. 3. The block diagram of electronic circuits and programmable electronic of Mobile Inspection Platform 58 P O M I A R Y A U T O M A T Y K A R O B O T Y K A NR 1/2016

Maciej Cader, Leszek Kasprzyczak k) możliwość archiwizowania obrazów i wyników pomiarów na polecenie operatora. MPI M1 jest demonstratorem technologii opracowanym w ramach projektu badawczego. Celem projektu realizowanego w konsorcjum Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP jest opracowanie demonstratora technologii Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI z napędem elektrycznym do stref zagrożonych wybuchem w kopalniach węgla. Projekt pt. Badanie i studium wykonalności modelu mobilnej platformy inspekcyjnej kategorii M1 z napędami elektrycznymi do stref zagrożonych wybuchem finansowany jest przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Badań Stosowanych. Rolą PIAP jest opracowanie mobilnej platformy mechanicznej z uwzględnieniem wszystkich wymaganych zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Zadaniem Instytutu EMAG jest opracowanie wyposażenia elektronicznego i programowalnego mobilnej platformy wraz z oprogramowaniem sterującym. MPI M1 na obecnym etapie prac nie jest produktem sprzedażnym. Kluczowe podzespoły mechaniczne MPI mają już certyfikaty ATEX, certyfikaty producentów gotowych podzespołów na zgodność wykonania z dyrektywą ATEX lub opinie techniczne z jednostek notyfikowanych na dyrektywę ATEX. Elementy dedykowane do bezpośredniego kontaktu ze strefą wybuchową: - bęben, - światłowód, - mocowanie układarki Rys. 4. Schemat zabezpieczeń ATEX dot. korpusu układarki Rys. 4. The ATEX regarding security scheme of paver body Drugi typ zabezpieczenia osłona ognioszczelna Pierwszy typ zabezpieczenia odpowiednia konstrukcja silnika i przekładni oraz zabezpieczenie hermetyczne sterownika silnika Osłona ognioszczelna (korpus układarki) wykonana wg normy: PN-EN 60079-1:2010 Atmosfery wybuchowe -- Część 1: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych "d" (certyfikat ATEX) Blok napędowy układarki: silnik wykonany zgodnie z normą: PN-EN 60079-7:2010 Atmosfery wybuchowe Część 7: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą budowy wzmocnionej "e" przekładnia planetarna wykonana w taki sposób aby możliwe było jej całkowite zalanie olejem czyli wykonanie pierwszego typu zabezpieczenia zgodnie z normą: PN-EN 60079-6:2010 Atmosfery wybuchowe Część 6: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłony olejowej "o" (certyfikat ATEX) Przepust ognioszczelny wału osadczego na bęben układarki wykonany zgodnie z normą: PN-EN 60079-1:2010 Atmosfery wybuchowe -- Część 1: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych "d"; Przepust ognioszczelny dedykowany dla kabli wchodzących do wnętrz korpusu: Cable Gland Size 20S (certyfikat ATEX) 1. Bęben na światłowód wykonany ze stali kwasowej 2. Światłowód dedykowany do prac w strefach zagrożonych wybuchem o indeksie tlenowym większym od 29 (Raport z badania nr 106 1857 2 61 12-ZLK/05/2014 badanie palności kabla światłowodowego, Laboratorium Badań Kabli i Badań Środowiskowych Centrum Badań i Certyfikacji Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG, Katowice, maj 2014) Mobilna Platforma Inspekcyjna (MPI) opracowana w ramach projektu jest konstrukcją stalową poruszającą się na kołach oponowych o odpowiedniej rezystancji. Całkowita masa MPI wynosi 1100 kg. Jej wymiary ogólne zostały przedstawione na rys. 1. Elementy dedykowane do bezpośredniego kontaktu ze strefą wybuchową: - koło oponowe z felgą stalowe, - stalowe wały i piasty Osłona ognioszczelna (korpus główny) wykonana wg normy: PN-EN 60079-1:2010 Atmosfery wybuchowe Część 1: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych "d" (certyfikat ATEX) Blok napędowy główny MPI: silnik wykonany wg. normy: PN-EN 60079-7:2010 Atmosfery wybuchowe -- Część 7: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą budowy wzmocnionej "e" przekładnia walcowa została wykonana w taki sposób aby możliwe było jej całkowite zalanie olejem czyli wykonanie pierwszego typu zabezpieczenia zgodnie z normą: PN-EN 60079-6:2010 Atmosfery wybuchowe -- Część 6: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłony olejowej "o" akumulatory i komponenty elektroniczne wykonane przez ITI EMAG wg norm zharmonizowanych z dyrektywą ATEX, (opinie techniczne i certyfikaty producenta) Przepust ognioszczelny wału głównego wykonany wg normy: PN-EN 60079-1:2010 Atmosfery wybuchowe -- Część 1: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych "d" (certyfikat ATEX) Wał główny i piasta stal kwasowa Koło oponowe osadzone na stalowej feldze. Guma, z której wykonana jest opona charakteryzuje się rezystancją mniejszą niż 1 GOhm (certyfikat producenta) Rys. 5. Schemat zabezpieczeń ATEX dot. korpusów głównych Rys. 5. The ATEX regarding security scheme of main body Drugi typ zabezpieczenia osłona ognioszczelna główna Pierwszy typ zabezpieczenia odpowiednia konstrukcja silnika i przekładni oraz zabezpieczenie hermetyczne sterownika silnika. Układy elektroniczne spełniające normy ATEX 2. Opis koncepcji rozwiązań technicznych Koncepcję rozwiązania technicznego obudów głównych i obudów układarki światłowodu MPI, opracowano na podstawie wytycznych dyrektywy ATEX i norm z nią zharmonizowanych. Dlatego w procesie konstruowania MPI przyjęto następujące schematy zabezpieczenia zobrazowane na schematach. Opracowanie opinii technicznej zlecono jednostce certyfikującej na całościową konstrukcję MPI celem sprawdzenia zgodności dla urządzeń grupy I kategorii M1 wg PN EN 50303 przez model Mobilnej Platformy Inspekcyjnej. Przedmiotowa opinia zawiera następujące konkluzje: Ośrodek Badań, Atestacji i Certyfikacji OBAC Sp. z o.o. potwierdza, że zapisy zawarte w dokumentacji wymienionej w punkcie 1 będącym przedmiotem niniejszej opinii są zgodne 59

Koncepcja budowy prototypu mobilnej platformy inspekcyjnej dedykowanej do pracy w kopalniach Rys. 6. Badanie odporności MPI na promieniowane pole elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej Rys. 6. The radiated electromagnetic field of radio frequency test Rys. 7. Ustawienie robota MPI w komorze bezodbiciowej podczas pomiaru elektromagnetycznych zaburzeń promieniowanych Rys. 7. Orientation of MPI in anechoic chamber during the measurement of radiated electromagnetic disturbances 80 70 60 PN-EN 61000-6-4 Electric Field Strength 3 m QP z wymaganiami dla urządzeń grupy I kategorii M1 wg PN-EN 50303:2004 w takim zakresie, w jakim ocenione zostały podzespoły wchodzące w skład Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI. W celu potwierdzenia zgodności Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI z wymaganiami dla urządzeń grupy I kategorii M1 wszystkie podzespoły wchodzące w skład MPI muszą być ocenione i przebadane w pełnym zakresie norm, pod które podlegają. Zastosowanie dwóch niezależnych środków budowy przeciwwybuchowej potwierdzonych badaniami laboratoryjnymi i przeprowadzoną pełną ocenę techniczną, pozwoli na spełnienie przez Mobilną Platformę Inspekcyjną MPI wymagań, jakie stawiane są dla urządzeń grupy I kategorii M1 wg PN-EN 50303:2004. W trakcie realizacji projektu prowadzono prace związane z przystosowaniem konstrukcji Mobilnej Platformy Inspekcyjnej do spełnienia wymagań dyrektywy 2004/108/WE (EMC) i norm z nią zharmonizowanych oraz przeprowadzono badania w akredytowanym Laboratorium Badań Kompatybilności Elektromagnetycznej Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG. Przeprowadzono badania odporności na wyładowania elektrostatyczne ESD: kontaktowe do powierzchni przewodzących ±4 kv, w powietrzu do powierzchni izolacyjnych ±2 kv, ±4 kv, ±8 kv. Level in dbµv/m 50 40 30 20 10 0 30M 50 60 80 100M 200 300 400 500 800 1G Frequency in Hz Preview Result 2-AVG Preview Result 1-PK+ PN-EN 61000-6-4 Electric Field Strength 3 m QP Final_Result QPK Rys. 8. Wykresy uzyskane podczas pomiaru elektromagnetycznych zaburzeń promieniowanych z MPI potwierdzające emisję poniżej dopuszczalnego limitu wyznaczonego przez normę PN-EN 61000-6-4 Rys. 8. Graphs obtained after the measurement of electromagnetic disturbances radiated from the MPI confirming emissions below the permissible limit set by the PN-EN 61000-6-4 Rys. 9. Kadr z filmu obrazujący zjazd MPI do korytarza kopalni, po równi pochyłej Rys. 9. MPI entry to the mine passage across the slippery slope 60 P O M I A R Y A U T O M A T Y K A R O B O T Y K A NR 1/2016

Maciej Cader, Leszek Kasprzyczak Rys. 10. MPI po zjeździe do korytarza kopalnianego, przed wykonaniem testów Rys. 10. MPI in excavation before performing tests Rys. 11. MPI podczas postojowego testu kamer oślepianie kamery test reakcji kamer na rozbłyski Rys. 11. MPI during the parking test cameras dazzling camera a reaction test to flashes of cameras EUT spełnił kryterium oceny działania A, a więc brak pogorszenia funkcjonowania w trakcie narażania. Następnie przeprowadzono badania odporności na promieniowane pole elektromagnetyczne (rys. 6) o częstotliwości radiowej: 80 1000 MHz: 10 V/m, 1,4 2,0 GHz: +3 V/m, 2,0 2,7 GHz: +1 V/m. EUT spełnił kryterium oceny działania A. W celu stwierdzenia, czy MPI emituje pole elektromagnetyczne o niedopuszczalnych wartościach, dokonano pomiaru elektromagnetycznych zaburzeń promieniowanych (rys. 7) i osiągnięto dopuszczalne wartości przedstawione na wykresie (rys. 8). Podczas narażania EUT na pole elektromagnetyczne stwierdzono, że organy wykonawcze robota nie wykonują żadnych niekontrolowanych ruchów. Prawidłowo pracuje również wyposażenie osłony nadciśnieniowej, która stanowi zabezpieczenie dla urządzeń będących częścią wyposażenia dodatkowego MPI (kamery RGB i termowizyjną). Nie stwierdzono jakichkolwiek problemów z transmisyjnych pomiędzy konsolą operatora a częścią mobilną robota. Z uwagi na to, że MPI jest maszyną mobilną zaistniała konieczność zastosowania wymagań dyrektywy maszynowej 2006/42/WE i norm z nią zharmonizowanych. Na podstawie normy PN-EN ISO 12100 przeprowadzono proces oceny ryzyka, na który składają analiza ryzyka i ewaluacja ryzyka. W zakresie analizy ryzyka wyodrębniono ograniczenia maszyny, zidentyfikowano zagrożenia i oszacowano ryzyko. W przypadku mało prawdopodobnej awarii polegającej na niekontrolowanej jeździe pojazdu zagrażającemu zdrowiu otaczających go osób należy zastosować funkcję zatrzymania awaryjnego opartą o układ sterowania związany z bezpieczeństwem opisaną w artykule [1]. 3. Testy i weryfikacja założeń projektu Mobilna Platforma Inspekcyjna w ramach jednego z zadań w projekcie została powierzona specjalistom z Centralnej Stacji Ratownictwa Gówniczego w celu realizacji badań funkcjonalnych i trakcyjnych MPI w kopalni Królowa Luiza (rys. 12). Testy trakcyjne polegały na przejechaniu zadanego odcinka wyrobiska górniczego oraz na pokonaniu równi pochyłej o kącie nachylenia ok. 30, która stanowiła zjazd/wyjazd z korytarzy testowych wyrobiska kopalni. Podczas testów dokonano weryfikacji pokonania wszystkich założonych w projekcie przeszkód, z wyjątkiem przejazdu przez teren zawodniony. Weryfikacji przejazdu przez tą przeszkodę ze względu na brak przeszkody tego typu dokonano w innym terminie. Próba zakończyła się sukcesem. Wyniki testu przeprowadzonego przez CSRG opisano w raporcie: Raport z badań trakcyjnych Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI, Centralna Stacja Ratownictwa Górniczego SA, Laboratorium Badania i Opiniowania Sprzętu, Bytom, czerwiec 2015 Główne wnioski z raportu CSRG zacytowano poniżej: 5. Ocena końcowa wyników badań Przeprowadzone badania trakcyjne Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI pozwalają stwierdzić, z uwzględnieniem uwag przywołanych w treści niniejszego raportu, iż: 1) założone właściwości i cechy mogą w zidentyfikowanych sytuacjach pozwolić na zastąpienia człowieka ratownika platformą MPI podczas wykonywania inspekcji poziomych podziemnych wyrobisk i pomiarów parametrów środowiska, szczególnie w warunkach utrudnionego poruszania się z uwagi na występujące niewielkie przeszkody na trasie inspekcji. 2) wykonanie części mobilnej spełnia w sposób wystarczający założone właściwości i cechy, które opisane zostały w pkt. 1. Przeszkody napotykane na trasie były sprawnie omijane lub przekraczane, co jednakże powodowało istotne wydłużenie czasu przejazdu względem maksymalnych możliwości platformy. Prędkość, z jaką pokonywany był podjazd pod wzniesienie o dużym nachyleniu wskazuje na posiadanie znacznych rezerw mocy urządzenia. 3) funkcjonowanie stacji operatora (konsoli i zasilania) było poprawne. Komunikacja drogą bezprzewodową (na odcinku ok. 25 m) w aplikacji kierowania urządzeniem działała niezawodnie. Użyte w prototypowej wersji sterowanie platformą MPI przez operatora przy pomocy joysticka pozwalało na sprawne sterowanie kierunkiem ruchu platformy oraz zamontowaną na niej kamerą kolorową. 4. Wnioski Roboty górnicze oprócz wymagań funkcjonalnych muszą spełniać wymagania dyrektyw europejskich ATEX, EMC i MD. Niestety osłony ognioszczelne, osłony z nadciśnieniem i hermetyzacja powodują wzrost masy i gabarytów, a co za tym idzie pogorszenie funkcjonalności. W trakcie trwa- 61

Koncepcja budowy prototypu mobilnej platformy inspekcyjnej dedykowanej do pracy w kopalniach Rys. 12. Plan wyrobiska górniczego z zaznaczoną trasą przejazdu MPI (ok. 400 m) na czerwono oraz z zaznaczoną kolorem zielonym równią pochyłą Rys. 12. Mine working plan with the selected route passing MPI (approx. 400 m) in red and with a marked of slippery slope 62 P O M I A R Y A U T O M A T Y K A R O B O T Y K A NR 1/2016

Maciej Cader, Leszek Kasprzyczak nia projektu rozwiązano szereg problemów konstrukcyjnych godząc funkcjonalność robota z wymaganiami norm przeciwwybuchowych, kompatybilności elektromagnetycznej oraz bezpieczeństwa maszyn. W efekcie twórcy demonstratora Mobilnej Platformy Inspekcyjnej otrzymali wyróżnienia na krajowych i światowych wystawach: 17 kwietnia 2015 r. w Genewie w Szwajcarii srebrny medal, 21 23 maja 2015 r. w Kuala Lumpur w Malezji srebrny medal, 26 czerwca 2015 r. w Krakowie złoty medal, XVIII Moskiewski Międzynarodowy Salon Archimedes 2015, Rosja złoty medal, 12 14 października 2015 r. 9. Międzynarodowa Warszawska Wystawa Wynalazków, IWIS 2015 brązowy medal. Dalszy rozwój MPI powinien iść w kierunku minimalizacji gabarytów i masy, poprzez optymalne wykorzystanie przestrzeni wewnątrz osłon i zastosowanie nowych, lżejszych materiałów na osłony ognioszczelne, łatwy demontaż i montaż podzespołów robota, np. kół celem przesunięcia MPI przez lutnię w tamie o średnicy 80 cm, montaż układarki światłowodu na środku pojazdu celem zachowania równowagi środka ciężkości masy przy pokonywaniu wzniesień, zintegrowanie kilku mikrokontrolerów w jeden o większej mocy obliczeniowej i przez to zredukowanie liczby obwodów izolowanych, nadanie większej autonomii przez zastosowanie skanerów laserowych i tworzenie przestrzennych map korytarzy. Podziękowania Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Badań Stosowanych, realizowany przez konsorcjum naukowe: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG i Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP. Nr umowy: PBS1/A2/12/2012; czas realizacji: 1 XI 2012 31 VIII 2015. Bibliografia 1. Kasprzyczak L., Szwejkowski P., Nowak D., Cader M., Analiza funkcji bezpieczeństwa i dobór napędów dla górniczej Mobilnej Platformy Inspekcyjnej, Maszyny Elektryczne Zeszyty Problemowe, Nr 2/2015 (106), Katowice, 99 106. 2. Kasprzyczak L., Nowak D., Gołąbek A., Przegląd inspekcyjnych robotów górniczych, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 9(511)/2013, 31 36. 3. Green J., Mine rescue robots requirements. Outcomes from an industry workshop, 6 th Robotics and Mechatronics Conference (RobMech), 2013, 111 116, DOI: 10.1109/Robo- Mech.2013.6685501. 4. Kasprzyczak L., Trenczek S., Cader M., Robot for monitoring hazardous environments as a mechatronic product, Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems JAMRIS, Vol. 6, No. 4, 2012, 57 64. 5. Murphy R., Kravitz J., Stover S., Shoureshi R., Mobile robots in mine rescue and recovery, IEEE Robotics & Automation Magazine, Vol. 16, No. 2, 2009, 91 103, DOI: 10.1109/ MRA.2009.932521. The Concept of Building a Prototype of the Mobile Inspection Platform Dedicated for Use in Coal Mines Abstract: The article presents the results of a research project whose aim was to realize mobile platform inspection (MPI). MPI task is to monitor hazardous areas in underground coal mines. The article describes the concept of building a platform based on harmonized standards with the ATEX Directive. Keywords: mobile inspection platform, ATEX Directive, concept of building, cole mine mgr inż. Maciej Cader mcader@piap.pl Absolwent Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Obecnie pracownik Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP. Zajmuje się konstruowaniem, zaawansowanymi symulacjami komputerowymi i technologiami przyrostowymi. Współautor kilkunastu publikacji o tematyce związanej z robotyką mobilną. dr inż. Leszek Kasprzyczak l.kasprzyczak@ibemag.pl Absolwent Politechniki Śląskiej w Gliwicach na kierunku Automatyka i Robotyka oraz Politechniki Opolskiej na specjalności Budowa i Eksploatacja Maszyn. Specjalizuje się w mechatronice, bezpieczeństwie funkcjonalnym, oprogramowaniu CAD i LabVIEW. 63