dr inż. KAZIMIERZ MIŚKIEWICZ dr inż. ANTONI WOJACZEK Politechnika Śląska, Katedra Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa inż. DARIUSZ WÓJCIK Wyższy Urząd Górniczy Zintegrowany system łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla małych kopalń na przykładzie Kopalni Gipsu i Anhydrytu w Niwnicach Omówiono budowę systemu łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla Kopalni Gipsu i Anhydrytu (KGiA) Nowy Ląd. Jest to przykład systemu łączności w wersji sieciowej dla małych kopalń zrealizowany na bazie systemu HETMAN/Z. Cechą charakterystyczną systemu jest wspólny redundantny serwer dyspozytorsko-alarmowy SDA) dla obsługi łączności telefonicznej i alarmoworozgłoszeniowej. Dla zwiększenia niezawodności działania systemu telekomunikacyjnego kopalni, na wypadek awarii urządzeń stacyjnych zostały opracowane odpowiednie procedury postępowania (z zastosowaniem lokalnych środków łączności) w wypadku uszkodzenia elementów stacyjnych systemu. Opisywane rozwiązanie uzyskało indywidualne dopuszczenie do stosowania w zakładach górniczych. 1. WPROWADZENIE Aktualnie obowiązujące przepisy wymagają stosowania w podziemnych zakładach górniczych łączności alarmowo-rozgłoszeniowej i ogólnozakładowej łączności telefonicznej [6, 7]. W kopalniach instaluje się więc urządzenia stacyjne: ogólnokopalnianej centrali telefonicznej, centrali alarmowej (stojak separacji iskrobezpiecznej SSI-STAR i stojak liniowo-dyspozytorki SLD- STAR systemu STAR, stojak liniowo-separujący SSI-SAT, serwer dyspozytorsko-alarmowy SDA systemu HETMAN). Urządzenia abonenckie tzw. telefony sygnalizatory, a także przełącznice, zasilanie gwarantowane i sieć telekomunikacyjna są wspólne zarówno dla systemu łączności telefonicznej jak i alarmowo-rozgłoszeniowej. W systemach alarmowania funkcje dyspozytorskiej łączności głośnomówiącej i alarmowej są dostępne nawet przy wyłączonej lub uszkodzonej centrali telefonicznej. W systemie HETMAN dodatkowo funkcje łączności telefonicznej są dostępne nawet w przypadku wyłączenia lub uszkodzenia serwera dyspozytorsko-alarmowego SDA. Struktury systemów łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej w wersji iskrobezpiecznej i nieiskrobezpiecznej pokazano na rys. 1. W polskim górnictwie funkcjonuje kilka małych podziemnych zakładów górniczych. Jako przykłady można wymienić [www.wug.gov.pl]: 2 kopalnie glin ceramicznych zatrudniające około 140 pracowników i o rocznym wydobyciu 55 tys. ton 2 kopalnie gipsu i anhydrytu zatrudniające około 200 pracowników i o rocznym wydobyciu 112 tys. ton. Cechą charakterystyczną takich kopalń jest nieduża głębokość, brak zagrożeń wybuchem metanu i możliwość stosunkowo szybkiej ewakuacji załogi na powierzchnię. Dla tych przypadków przyjęte rozwiązania techniczne systemów łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej powinny uzyskać indywidualne dopuszczenie Prezesa WUG. W artykule przedstawiono rozwiązanie zrealizowane w KGiA Nowy Ląd w Niwnicach.
Wersja nieiskrobezpieczna Wersja iskrobezpieczna Nr 1(467) STYCZEŃ 2010 31 STAR SAT HETMAN Rys. 1. Różne struktury systemów łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej w kopalniach. CT centrala telefoniczna, CPT cyfrowy pulpit dyspozytorski (łączności telefonicznej), SDA serwer dyspozytorski alarmowy, PD-STAR, PD-SAT, PD-HETMAN pulpity dyspozytorskie odpowiednich systemów alarmoworozgłoszeniowych, B zespół separacji iskrobezpiecznej, T telefon (dołowy), TS telefon sygnalizator System łączności telefonicznej i alarmoworozgłoszeniowej powinien: spełniać wymagania przepisów dotyczące ogólnozakładowej łączności telefonicznej, dyspozytorskiej i systemów alarmowo-rozgłoszeniowych, umożliwiać realizację struktur rozproszonych (sieciowych), umożliwiać wykorzystanie innych istniejących systemów łączności lokalnej do powiadamiania załogi o ewakuacji w przypadku ewentualnego uszkodzenia systemu alarmowo-rozgłoszeniowego. Rys. 2. Schemat blokowy systemu łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla małych kopalń Wszystkie systemy przedstawione na rys. 1 można wykonać w wersji rozproszonej (sieciowej) [2, 4, 8]. System HETMAN podejmuje próbę rozwiązania problemu systemów łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla małych kopalń (rys. 2). 2. CHARAKTERYSTYKA KOPALNI NOWY LĄD Kopalnia Gipsu i Anhydrytu (KGiA) Nowy Ląd w Niwnicach zajmuje się wydobyciem i przeróbką anhydrytu i unikalnego białego gipsu cechsztyńskiego oraz produkcją materiałów na bazie wydobywanych surowców. Spółka jest niemal wyłącznym producentem gipsów specjalistycznych (medycznych, modelowych i dentystycznych) w Polsce. Swoją przyszłość wiąże przede wszystkim z produkcją spoiw budowlanych na bazie własnych surowców naturalnych. KGiA jest kopalnią niegazową. Kopaliny wydobywa się systemem komorowym. Transport podziemny
32 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 3. Uproszczony schemat blokowy systemu łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla KGiA Nowy Ląd urobku i materiałów odbywa się w przenośnikami oraz zestawami ciągników kołowych (oponowych) o napędzie spalinowym. Eksploatacja odbywa się w dwóch polach: Pole Nowy Ląd, Pole Radłówka. W Polu Nowy Ląd urobek na powierzchnię (z poziomu +80 do poziomu +240) transportuje się upadową skipową z maszyną linową. W Polu Radłówka urobek na powierzchnię transportuje się upadową (około 220 m, upad 12º), w której zainstalowane są dwa przenośniki taśmowe. W upadowej tej mogą poruszać się również pojazdy kołowe z napędem spalinowym. Pola Nowy Lad i Radłówka oddalone są od siebie o kilka km i nie są połączone wyrobiskami podziemnymi. Obecna nazwa Spółki istnieje od 1997 roku, kiedy to w struktury KGiA włączono również oddaloną o około 30 km Kopalnię Anhydrytu Lubichów. Ponad 95% udziałów w KGiA ma koncern ATLAS, posiadający cztery własne kopalnie: gipsu, anhydrytu i piasku kwarcowego. 3. SYSTEM ŁĄCZNOŚCI TELEFONICZNEJ I ALARMOWO-ROZGŁOSZENIOWEJ DLA KGiA MAN/Z w wersji sieciowej. W Polach Nowy Ląd i Radłówka zainstalowano serwery dyspozytorskoalarmowe SDA połączone między sobą łączem dzierżawionym (TP SA) Frame Relay [5] o przepływności 2 Mb/s. Schemat blokowy systemu pokazano na rys. 3. Oba serwery SDA (DGT Millenium) posiadają między innymi niezależne: jednostki sterujące, pola komutacyjne, stanowiska nadzoru, układy nagrywania rozmów oraz telefony systemowe mogące pełnić funkcje telefonów dyspozytorskich, urządzenia zasilania gwarantowanego, łącza do sieci publicznej dwóch operatorów; za pośrednictwem łączy stałoprądowych i ISDN (sieć publiczna) oraz do operatora telefonii komórkowej (za pośrednictwem bramek GSM). Łącze Frame Relay przyłączone do przełączników (switch) obu serwerów SDA (za pośrednictwem routera) zapewnia: transmisję rozmów telefonicznych między Polami Nowy Ląd i Radłówka (w tym także w trybie alarmowo-rozgłoszeniowym) za pośrednictwem kart VoIP 1, połączenie sieciowe dla potrzeb diagnostyki i zarządzania między jednostkami sterującymi serwerów SDA. W KGiA Nowy Ląd zastosowano system łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej HET- 1 VoIP Voice over Internet protocol [1]. Karta VoIP - wielokanałowy interfejs pomiędzy centralą telefoniczną a zewnętrzną siecią komputerową
Nr 1(467) STYCZEŃ 2010 33 Awizo (telefon systemowy DGT) jest przyłączone do serwera SDA Pola Nowy Ląd i obsługuje abonentów obu serwerów. Dyspozytorski pulpit alarmowy z ekranem dotykowym DGT 3780 jest przyłączony do serwera SDA Pola Nowy Ląd i obsługuje telefony sygnalizatory JANTAR 2 przyłączone do obu serwerów SDA. Rozmowy obsługiwane przez pulpit alarmowy są rejestrowane w rejestratorze NetCRR. W przypadku uszkodzenia łącza Frame Relay zintegrowany system telekomunikacyjny obu ruchów będzie funkcjonował jako dwie niezależne centrale telefoniczne abonenckie. Każda z central obsługuje własnych abonentów, a także jest połączona z siecią publiczną. Połączenia między tymi centralami nadal są możliwe za pośrednictwem TP S.A. lub operatora GSM. W takiej konfiguracji dostęp dyspozytora Pola Nowy Ląd do funkcji alarmowo-rozgłoszeniowych telefonów JANTAR 2 Pola Radłówka jest niemożliwy. Obsługa funkcji alarmowo-rozgłoszeniowych dla abonentów Pola Radłówka jest wtedy realizowana z zapasowego stanowiska dyspozytorskiego w biurze kierownika Pola Radłówka, a rozmowy prowadzone w trybie alarmowym są rejestrowane lokalnie w rejestratorze NetCRR zainstalowanym w polu Radłówka. 4. PRACA ZINTEGROWANEGO SYSTEMU ŁĄCZNOŚCI W WARUNKACH USZKO- DZEŃ Dyspozycyjność zintegrowanego systemu łączności i alarmowania w warunkach ewentualnych uszkodzeń części stacyjnych elementów systemu telekomunikacyjnego uzyskano przez wykorzystanie dodatkowo istniejących lokalnych środków łączności oraz opracowanie odpowiednich procedur postępowania. W opracowanych procedurach uwzględniono następujące stałe stanowiska pracy: Pole Nowy Ląd upadowa skipowa na zrębie (poziom +240 m), upadowa skipowa załadunek skipu (poziom +80 m), maszynista. Pole Radłówka zasyp na ciąg przenośników taśmowych (na dole), wysyp przenośnika na powierzchni. Do tego celu wykorzystane zostaną również lokalne systemy łączności, takie jak: lokalna łączność głośnomówiąca dla przenośników taśmowych w pochylni Radłówka, lokalna łączność głośnomówiąca dla przenośników taśmowych w polu Nowy Ląd, telefoniczna łączność szybowa w polu Nowy Ląd. Na rys. 4 pokazano schemat blokowy kopalni z naniesionymi lokalnymi systemami łączności. Dla systemu łączności telefonicznej i alarmoworozgłoszeniowej w KGiA Nowy Ląd opracowano między innymi procedury określające czynności, jakie należy wykonać w następujących sytuacjach: uszkodzenie łącza Frame Relay, uszkodzenie serwera SDA w polu Radłówka, uszkodzenie serwera SDA w polu Nowy Ląd. 4.1. Uszkodzenie łącza Frame Relay Dyspozytor po otrzymaniu na pulpicie informacji o alarmie powiadamia kierownika Pola Radłówka w następujący sposób: łączami zewnętrznym TP SA. lub drugiego operatora (GSM), dzwoniąc do biura kierownika, dzwoniąc do telefonu ISDN (numer końcowy z centrali TP SA) w biurze kierownika. Jeżeli kierownik nie odbierze telefonu (bo jest czasowo nieobecny w biurze) to dyspozytor powiadamia obsługę przesypu na powierzchni (stałe stanowisko pracy) telefonem wewnętrznym centrali Radłówka (przez łącza TP SA., bramkę GSM) lub telefonem ISDN. Obsługa przesypu powiadamia kierownika na powierzchni (szuka go na terenie zakładu pracy) lub urządzeniami głośnomówiącymi GTL (jeżeli jest na dole). Kierownik Pola Radłówka udaje się do swojego biura i stamtąd będzie obsługiwał zapasowy pulpit dyspozytorski alarmowy. Na rejestratorze NetCRR centrali Pola Radłówka będą rejestrowane rozmowy telefoniczne prowadzone z zapasowego pulpitu dyspozytorskiego. 4.2. Uszkodzenie serwera SDA Pola Radłówka Dyspozytor (Pola Nowy Ląd) po otrzymaniu na pulpicie alarmu o uszkodzeniu serwera SDA Pola Radłówka powiadamia kierownika lub załogę Pola Radłówka w następujący sposób: dzwoniąc na telefon ISDN (numer końcowy TP S.A.) w biurze kierownika, jeżeli kierownik nie odbierze telefonu (bo jest czasowo nieobecny w biurze), to dyspozytor powiadamia obsługę przesypu na powierzchni (stałe stanowisko pracy) dzwoniąc na telefon ISDN (drugi numer końcowy TP S.A.). Obsługa przesypu powiadamia (przywołuje) kierownika głosem na powierzchni lub urządzeniami
34 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 4. Uproszczony schemat blokowy lokalnych systemów łączności w KGiA Nowy Ląd
Nr 1(467) STYCZEŃ 2010 35 głośnomówiącymi GTL jeżeli jest na dole. Kierownik Pola Radłówka zarządza natychmiastową ewakuację pracowników dołowych małych kopalniach i zakładach wykonujących prace z zastosowaniem techniki górniczej. 4.3. Uszkodzenie serwera SDA Pola Nowy Ląd (alarm pilny) Jeżeli serwer telekomunikacyjny SDA w polu Nowy Ląd (pomimo, iż podstawowe elementy SDA pracują w gorącej rezerwie) zostanie uszkodzony, tak że nie może funkcjonować, to dyspozytor udaje się na stanowisko sygnalisty na zrębie upadowej skipowej, przez telefon szybowy powiadamia sygnalistę na poziomie +80 m i wydaje mu polecenie, by przez urządzenia łączności GTL nadać akustyczny sygnał alarmowy oraz zarządzić ewakuację załogi. Dyspozytor może nakazać wykonanie tych czynności innemu pracownikowi kopalni. Dyspozytor powiadamia załogę Pola Radłówka (kierownika lub w razie jego nieobecności obsługę przesypu na powierzchni) i nakazuje podjęcie przez kierownika funkcji tymczasowego dyspozytora Pola Radłówka. Powiadomienie może być zrealizowane przez dyspozytora telefonem komórkowym do bramki GSM Pola Radłówka i dalej do telefonu kierownika lub obsługi przesypu, albo do telefonu ISDN kierownika Pola Radłówka lub w razie jego nieobecności do obsługi przesypu. Literatura 1. Davidson J., Peters J.: Voice over IP. Podstawy. Wydawnictwo Mikom. Warszawa 2005. 2. Dokumentacja atestacyjna systemu telekomunikacyjnego HET- MAN. Część III. System telekomunikacyjny HETMAN/Z przeznaczony dla podziemnych zakładów górniczych. DGT Gdańsk, 2005. 3. Dokumentacja techniczna nr 3/KNL/2008 zintegrowanego systemu telekomunikacyjnego KGiA Nowy Ląd Sp. z o.o. Niwnice. DGT Straszyn, 2008. 4. Galowy G., Kielar J., Kowalski A., Mazelanik K.: Kontrola gazometryczna, łączność telefoniczna i alarmowo-rozgłoszeniowa na szybach peryferyjnych z wykorzystaniem systemów SMP-NT/A i SAT. Materiały konferencji Zasilanie, informatyka techniczna i automatyka w przemyśle wydobywczym. EMTECH 2009. Ossa k. Rawy Mazowieckiej. 5. Papir Z.: Ruch telekomunikacyjny i przeciążenia sieci pakietowych. WKŁ. Warszawa 2001. 6. Rozporządzenie MG z dnia 28.06.2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych. Dz.U. nr 139 poz. 1169. 7. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30.04.2004 r. w sprawie dopuszczania wyrobów do stosowania w zakładach górniczych. Dz.U. z 2004 r. nr 99 poz. 1003, z późniejszymi zmianami. 8. Wojaczek A., Miśkiewicz K., Brzeski K.: Doświadczenia z uruchomienia systemu Hetman w KWK Wujek. Materiały XXXVI Konferencji Sekcji Cybernetyki w Górnictwie KG PAN Telekomunikacja i Systemy Bezpieczeństwa w Górnictwie. ATI 2008. Szczyrk, 2008. Recenzent: mgr inż. Józef Koczwara 5. ZAKOŃCZENIE Opisane rozwiązanie systemu łączności telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej dla KGiA Nowy Ląd należy traktować jako przykład rozwiązania systemu łączności dla małych kopalń. Opracowane rozwiązania charakteryzują się: indywidualnym dopuszczeniem do stosowania w zakładzie górniczym, opracowanymi procedurami postępowania w przypadku wystąpienia uszkodzeń elementów systemu łączności, wykorzystaniem już istniejących lokalnych systemów łączności (systemy głośnomówiące, łączność szybowa) do awaryjnego powiadamiania o zagrożeniach. Zaprezentowane rozwiązanie techniczne oraz prawidłowa praca systemu w dłuższym przedziale czasu może się przyczynić do nowego podejścia do systemów łączności telefonicznej i alarmoworozgłoszeniowej. Może również być wykorzystane dla projektowania systemów łączności w innych