Библиографическое описание:

Титанов А. В., Абдрахманов А. А., Сафин Г. Г., Великанов В. С. Повышение эффективности работы систем автоматического управления освещением горных выработок // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 391-394.



На сегодняшний день большинство научных школ направило свои знания и умения на изучение влияния света на организм. Свет необходим для полноценной жизни человека. Освещение позволяет человеку видеть, оценивать и воспринимать окружающий мир, также оказывает непосредственное влияние на общий функционал человека, его психическое и физическое состояние.

Чаще всего причинами травм, снижения производительности и качества труда является неудовлетворительная освещенность рабочего места или зоны. Следовательно, зрительный комфорт является важной составляющей безопасности труда [1].

Применительно для шахт используется комбинированный тип освещения: стационарный — питаемый электрическим током от сети, и переносной — индивидуальными лампами, выдаваемыми на руки всем подземным рабочим [2].

Существуют следующие методы расчета освещенности:

1) Для расчета общей освещённости больших пространств с помощью мощных осветительных приборов (СКсН, ОУКсН, ИСУ и т.п.) применяется метод относительных изолюкс. Имея графики и таблицы изолюкс на условной плоскости, задаются высотой установки прибора над освещаемой поверхностью и углом наклона светового потока к горизонтали. Далее вычерчивается шаблон данной изолюксы и накладывается на план освещаемой поверхности, так чтобы не оставалась неосвещенная площадь, устанавливаются места расположения осветительных приборов и их количество.

2) Расчет прожекторного освещения производится по методу светового потока и сводится к определению количества, точек размещения, высоты установки, и угла наклона оптической оси прожекторов для создания заданной освещенности.

3) Расчет освещения по методу коэффициента использования светового потока учитывает не только поток, падающий на данную рабочую поверхность непосредственно от светильника, но и поток, отраженный от стен и потолка при данной их окраске, заданных размерах помещения и типе светильника путем введения так называемого коэффициента использования осветительного прибора.

4) При предварительных расчетах систем электроснабжения и выборе трансформаторов в ряде случаев целесообразно пользоваться приближенным методом удельной мощности, позволяющим непосредственно определить осветительную нагрузку, минуя светотехнические расчеты.

5) Точечный метод применяют в случаях, когда необходимо определить максимальную и (или) минимальную освещённость для обеспечения требуемой равномерности освещения и расчете освещения протяженных выработок и рабочих мест. Этот метод не учитывает отраженного светового потока, однако его применение оказывается вполне допустимым для расчетов освещения поверхностей с низкими коэффициентами отражения, что является характерным для горных разработок. В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:

Где: Iα — сила света направленная на заданную току поверхности от источника; α — угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением силы света к расчетной точке, μ — коэффициент действия удаленных светильников от точки расчета и отраженного светового потока (μ = 1,05...1,2); k — коэффициент запаса; hp — высота установки светильника над рабочей поверхностью [3].

При проектировании освещения на горных выработках по российским нормам проектирования не учитывается такой важный показатель как: неравномерность освещения. В зарубежных странах отношение минимального уровня освещенности к среднему коэффициенту неравномерности не должен превышать 1:5 для средних и 1:7,5 для крупных выработок. В ходе исследований было установлено, что на некоторых российских горнодобывающих предприятиях коэффициент неравномерности почти в два раза превышает норму и составляет 1:15 [4].

С развитием технологий доступен большой выбор как осветительных приборов, так и схем их подключения. Светильники, устанавливаемые в подземных горных выработках, должны: обеспечивать равномерное распределение света и достаточный уровень освещенности в рабочем пространстве; исключить явления светового дискомфорта (ослепленности, блескости отраженного света, стробоскопического эффекта); обеспечить стабильное и устойчивое излучение света в процессе работы [5].

Системы автоматизированного управления освещением проходят проверку в метрополитенах страны. Рассмотрим одну из них. АСДУ (Автоматизированная система диспетчерского управления) комплекс устройств, работающий по принципу обработки информации, поступающей от контроллеров управления различных систем. Применяют для создания и организации автоматизированных рабочих мест (АРМ) персонала управления электромеханической службы и службы энергетики [6].

Принцип работы: для снижения потребления электроэнергии в период отсутствия в местах или кратковременного пребывания система управления автоматически перевод освещение этих зон в экономичный режим работы, например 15 % от номинальной мощности. Если подключенные к модулям К2111-24 датчики движения или видеокамеры фиксируют передвижение человека или транспортного средства, световой поток соответствующих групп светильников плавно в течение 3-х секунд увеличивается до 100 %, создавая возможность комфортного передвижения. Когда движение прекратилось, с задержкой от 20секунд до 6 минут (выбирается при установке) освещение так же плавно возвращается в экономичный режим работы. Каждый модуль К2111-24 имеет два независимых канала. Одной из особенностей является то, что система работает в совокупности с системой пожарной сигнализации. При пожаре, освещение переключается в режим номинальной мощности, что способствует созданию условий для эвакуации людей и тушения очагов огня.

Контроллер К2000Т (рис.1), управляющий модулями К2111-24 по двухпроводной линии, делит сутки на 9 временных диапазонов, в течение которых может быть задано различное значение уровня мощности экономичного режима в диапазоне 5-100 %, а также полное отключение определенного канала, например, на ночь, на время обеденного перерыва, пересменки и т.д.

Рис. 1. Схема соединений контроллера К2000Т с модулями аналогового управления К2111-24

Контроллер К2000Т устанавливается в щит освещения на ДИН-рейку (один контроллер на один горизонт). Модули аналогового управления К2111-24 устанавливаются по всему горизонту в щиты освещения на ДИН-рейку. Соединяются с контроллером К2000Т 2-жильным проводом ШВВП 2х0,5. По этому кабелю передается сигнал на включение освещения через встроенные в модуль К2111-24 реле и задается уровень мощности светильников в данный промежуток времени для экономичного режима работы. Модуль К2111-24 имеет два независимых канала управления светильниками, каждый из которых имеет собственный выход управления световым потоком светильников 24В и вход для подключения датчиков движения. В модуль встроен источник питания 12В для подключаемых к нему датчиков движения. Настройка модуля заключается в установке времени задержки перехода в экономичный режим после последней сработки датчиков движения от 20 сек до 6 мин.

Датчики движения «Рефлекс» направленного действия — устанавливается на стене или потолке. Необходимо настроить его ориентацию в пространстве и установить высокую чувствительность. Факт срабатывания датчика фиксируется встроенным светодиодным индикатором. Датчик движения «РФ-360» с круговой диаграммой срабатывания и диаметром зоны чувствительности до 10,5м в любом направлении при высоте установки 3,6м. Наладка заключается в необходимости установить высокую чувствительность датчика встроенным переключателем. Гарантийный срок эксплуатации контроллера К2000Т, фотодатчика К2100 и модулей управления К2111-24 — 3 года, расчетный срок эксплуатации не менее 15 лет.

Техническое обслуживание заключается в проверке состояния контактов и периодической корректировке встроенных в контроллер часов реального времени. Датчик К2111-24 нуждается в очистке окошка чувствительного элемента один раз в год.

Технические особенности и отличие от конкурентов

Импортные устройства управления освещением, в том числе с регулированием светового потока, всегда совмещены с датчиком движения, максимальная зона действия которого составляет обычно 12м. Поэтому, например, для управления освещением длинных горизонтов количество этих устройств будет значительным. При достаточно высокой цене таких регуляторов (около 14 000 руб/шт для устройств с выходом 24В) стоимость технического решения будет высокой. В предлагаемом варианте системы управления освещением произведено разделение устройства на два отдельных изделия (Патент РФ): устройства обнаружения движения человека или автотранспорта (датчики движения любого типа и любого производителя, IP-видеокамеры и пр.) и модуль принятия решения (К2010). Итоговая стоимость предлагаемого варианта автоматизации оказывается в 3-4 раза ниже аналогичных решений, построенных на импортном оборудовании, т. к. у проектировщика всегда есть возможность выбрать один датчик движения с необходимой дальностью действия, например, 30м или 70м, а не устанавливать в этой зоне большое количество дорогих датчиков движения с дальностью действия 12м [7]. На рис.2 показано место расположения светильника ССР1-1К-24 в горной выработке.

Рис. 2. Расположение светильника ССР1-1К-24

Следовательно, мы приходим к выводу, что данная система автоматического управления освещением не только пригодна для использования в протяженных горных выработках, но и очень выгодна с точки зрения экономики. Более того, такая система позволяет осуществлять мониторинг всех её узлов, что сокращает время на поиск и устранение обрыва или иной неисправности.

Литература:

  1. Освещение на вашем рабочем месте // armot-irk.ruURL: http://www.armot-irk.ru/articles/stat_osv.html (дата обращения: 30.05.2016).
  2. Освещение в шахтерских шахтах. Требования к освещению на месте труда шахтера // meduniver.com URL: http://meduniver.com/Medical/gigiena_truda/216.html (дата обращения: 30.05.2016).
  3. Светотехнический выбор светильников // infopedia.su URL: http://infopedia.su/4x64fc.html (дата обращения: 30.05.2016).
  4. Освещение метрополитена // www.mdm-light.ru URL: http://www.mdm-light.ru/solutions/metropoliten/ (дата обращения: 30.05.2016).
  5. ГОСТ Р 55733-2013. Освещение подземных горных выработок. Основные требования и методы измерений. — ОАО "ННЦ ГП — ИГД им.А.А.Скочинского", 2014. — 12 с.
  6. SCADA. Система автоматизации управления технологическими процессами метрополитена // icotemp.spb.ru URL: http://www.icotemp.spb.ru/directions/section.php?SECTION_ID=5 (дата обращения: 30.05.2014).
  7. Система автоматического управления освещением с датчиками движения и видеокамерами // intelar.ru URL: http://intelar.ru/wp-content/uploads/2014/02/tech_reshenia_mop.pdf (дата обращения: 30.05.2014).

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle