Системы рудничные измерительные РИМС

Назначение

Системы рудничные измерительные РИМС (далее - РИМС) предназначены для измерений параметров рудничной атмосферы (объемных долей метана, оксида углерода, диоксида углерода, кислорода, массовой концентрации пыли, массы осевшей пыли, скорости воздушного потока, давления, температуры) и объемного расхода (дебита) метановоздушной смеси и метана.

Описание

Принцип действия РИМС при измерении параметров рудничной атмосферы основан на преобразовании параметров рудничной атмосферы с помощью датчиков в электрические и цифровые сигналы, передачи этих сигналов по проводным линиям связи, измерении этих сигналов рудничными контроллерами управления РКУ-1 (далее - РКУ-1) и анализе измеренных значений (сравнение с заданными допустимыми значениями - уставками) с целью выработки аварийных сигналов и сигналов управления шахтным оборудованием, обеспечивающим поддержание безопасного аэрогазового режима в горных выработках. Контроллеры передают данные об измеренных параметрах на верхний уровень, состоящий из сервера, автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора и администратора. Конфигурирование РИМС и настройка на работу в конкретных условиях осуществляется программным путем при настройке контроллеров, а также с АРМ администратора.

Кроме функций, указанных в назначении, РИМС обеспечивает:

- контроль параметров и управление технологическим горно-шахтным оборудованием с целью обеспечения безопасности работ в рудниках, угольных шахтах и других производствах и, в том числе, обеспечения автоматической газовой защиты (АГЗ) и противопожарнойзащиты;

- контроль параметров взрывозащиты горных выработок и дегазационных трубопроводов, иустановок;

- контроль состояния горного массива, прогнозирования внезапных выбросов и горных ударов;

- обнаружение ранних признаков пожаров и контроль состояния систем противопожарной защиты;

- маршрутизацию и обмен информацией по каналам связи с применением стандартных протоколов передачи информации, в том числе передачу информации и данных в многофункциональную систему безопасности;

- выдачу управляющих команд на основное и вспомогательное шахтное оборудование (системы вентиляции, транспорта, водоотведения, электро-, гидро- и пневмоснабжения и др.) при заданных значениях измеряемых или контролируемых параметров, с возможностью установления приоритета управляющих сигналов от АРМ;

- отображение информации на РКУ-1 об их состоянии;

- отображение информации о контролируемых параметрах, работе технологического оборудования, результатах тестирования и выявленных неисправностях технических средств на АРМ в соответствии с требованиями действующей нормативной документации;

- обработку и хранение собранной информации на вычислительных устройствах (серверах) и вывод текущей и архивной информации на бумажный носитель;

- формирование отчетов в электронном и бумажном виде об измеряемых и контролируемых параметрах, выявленных неисправностях оборудования;

- защиту данных и программного обеспечения (ПО) от случайного или несанкционированного изменения.

В РИМС предусмотрена возможность применения:

- сетевых искробезопасных источников питания (СИИП) для питания датчиков и составных частей РИМС;

- коробок распределительных рудничных КРШ для соединения искробезопасных или искроопасных цепей;

- искробезопасных повторителей-барьеров ИПБ 485 для удлинения цифровых линий передачи данных и гальванического разделения участков линии передачи.

РИМС обеспечивает возможность подключения дополнительных устройств по линиям связи с параметрами, приведенными в эксплуатационной документации. Дополнительные устройства, применяемые во взрывоопасных зонах, должны иметь соответствующую маркировку взрывозащиты.

РИМС обеспечивает возможность определения следующих неисправностей технических средств:

- отказы датчиков;

- выход сигнала датчика за пределы диапазона измеряемых значений.

В состав измерительных каналов РИМС входят рудничные контроллеры управления РКУ-1 (далее - контроллер), датчики и линии связи, включающие комплект кабелей, коробки КРШ, серверы, АРМ оператора системы.

Датчики измерительных каналов (далее - ИК), входящих в состав РИМС, указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Датчики, используемые в измерительных каналах РИМС

РИМС обеспечивает выполнение функций системы аэрогазового контроля угольных шахт и рудников при измерениях:

- объемной доли метана в диапазоне от 0 до 2,5 % объемной доли измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики: СД-1.М, СКПД (с цифровым выходным сигналом), МИК-01, Сигмет-Р1;

- объемной доли оксида углерода в диапазоне объемной доли измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики: СД-1.Т.СО;

- объемной доли кислорода в диапазоне объемной доли измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики: СД-1.Т.О2, СКПД (с цифровым выходным сигналом);

- объемной доли диоксида углерода в диапазоне от 0 до 2 % объемной доли измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики СД-1.Д (с цифровым выходным сигналом);

- скорости воздушного потока измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики СД-1.В;

- массовой концентрации пыли основными измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики МИК-01;

- массы осевшей пыли измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики ДИП-01;

- измерение избыточного давления измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики СД-1.ИД.В;

- измерение абсолютного давления измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики СД-1.ИД.Г, СКПД;

- измерение дифференциального давления измерительными каналами РИМС, в состав которых входят датчики СД-1.ИД.Г, СКПД.

Датчики, предназначенные для применения в измерительных каналах во взрывоопасных зонах, должны иметь Ex-маркировку взрывозащиты, соответствующую требованиям технического регламента Таможенного союза ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».

Заводской номер в виде цифрового обозначения указывается в паспорте.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) РИМС представлено встроенным ПО РКУ-1и автономным ПО - программой «РИМС контроль».

Встроенное ПО РКУ-1 обеспечивает выполнение следующих функций:

- прием и обработку аналоговых сигналов напряжения, дифференциальных сигналов, цифровых сигналов по интерфейсу RS 485 MODBUS RTU, дискретных сигналов;

- управление внешними устройствами при помощи оптореле («сухие» контакты) и электромагнитными реле;

- вывод служебной, аварийной и другой информации на графический индикатор;

- обработку нажатий от кнопочной клавиатуры для навигации по меню контроллера.

Для защиты от преднамеренных и непреднамеренных изменений в настройки контроллера используется пароль, которых вводится при входе в меню настроек при помощи встроенной клавиатуры контроллера.

Версия встроенного ПО РКУ-1 отображается на индикаторе в момент его включения.

Встроенное ПО РКУ-1 размещается в энергонезависимой памяти контроллеров и недоступно для считывания и модификации в процессе эксплуатации.

Идентификационные данные встроенного ПО РКУ-1 приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО) верхнего уровня «РИМС контроль» состоит из ПО серверной и ПО клиентской части.

ПО серверной и клиентской части функционирует под управлением операционной системы типа Windows. В качестве СУБД используется сервер БД MySQL версии 5.7.

ПО серверной части представлено службой опроса и сопутствующими утилитами настройки служб опроса и ПО защиты от случайного выключения службы опроса. Состав ПО серверной части следующий:

- cm3serv_x.exe - служба опроса оборудования (СО), где Х - номер процесса сервиса от 1го до 4-х;

- cm3post.exe - служба подготовки и рассылки отчетов (СПР);

- cm3gui.exe - утилита настройки и управления службами (УУС).

- guardcm3.exe - утилита защиты от несанкционированного выключения службы опроса (УЗСО).

Метрологически значимой частью программного обеспечения являются служба опроса оборудования cm3serv_x.exe и библиотека rims.dll.

ПО СО работают в виде сервиса ОС Windows по протоколам Modbus RTU, Modbus TCP, Modbusover TCP. Имеет встроенный сервер с возможностью отдавать текущие данные замеров по протоколу Modbus TCP и Modbusover TCP для связи с OPC-серверами с поддержкой UnifiedArchitecture (UA).

ПО СПР работают в виде сервиса ОС Windows. Строит отчеты по подготовленным шаблонам в ПО клиента в форматах XLS, ODS или CSV и рассылает готовые отчеты по списку электронных почтовых адресов протоколу SMTP через совместимый внешний почтовый сервис с поддержкой авторизации.

ПО УУС работает как отдельное приложение ОС Windows, имеющее доступ к менеджеру служб с возможностью установки, удаления, запуска и остановки сервисов. Содержащая интерфейс настройки четырех СО, контроля доступных портов интерфейсов RS485 и RS-232 и сохранения их настроек СО в INI-файл.

ПО УЗСО работает как отдельное приложение ОС Windows, имеющее доступ к менеджеру служб и контролирующее статус СО с определенным интервалом в соответствии с настройками приложения.

ПО клиентской части представлено ПО АРМ специалистов и утилитой развертывания, обслуживания и контроля за обновлением БД. Состав ПО клиентской части следующий:

- cm3dbi.exe - утилита обслуживания БД;

- cm3arm.exe - приложение АРМ.

- cm3check.exe - утилита проверки контрольной суммы файла, вычисляющая контрольную сумму MD5 для выбранного файла.

Утилита обслуживания БД предназначена для создание новой БД, проверки наличия, верификация и установки обновлений для существующей БД.

Резервное копирование и восстановление БД выполняется из АРМ пользователем с правами администратора.

ПО АРМ обеспечивает доступ к данным и имеет три интерфейса, соответствующие следующим ролям пользователя:

- администратор;

- инженер;

- оператор.

Роль «Оператор» обеспечивает доступ к интерфейсу мониторинга, отчетности и графикам замеров.

Роль «Инженер» расширяет интерфейс роли «Оператор» возможностью построения схем опроса оборудования (СОО), модификация, сохранение и активация требуемых COO. Изменение шаблонов, расписаний и функций опроса оборудования. Установка и изменение порогов измерений и их интерпретации. Добавление и редактирование списка оборудования, видов оборудования, настроек отображения частей схем в экранах мониторинга и графиках.

Роль «Администратор» обеспечивает только управление пользователями, мониторинг деятельности пользователей, комплект отчетности деятельности пользователей. Выполнение резервного копирования и восстановления БД.

Идентификационные данные скриптов обновления БД, которые могут поставляться отдельно от основного установочного пакета, закреплены контрольной суммой и контролируются утилита обслуживания БД.

Идентификационные данные метрологически значимого программного обеспечения проверяются и идентифицируются в библиотеке rims.dll.

Библиотека rims.dll вызывается из всех модулей ПО РИМС при старте. В каждом модуле хранится идентификатор библиотеки. Без данной библиотеки запуск ПО невозможен. Если библиотека изменена или неисправна запуск ПО также невозможен.

Идентификационные данные самой библиотеки rims.dll приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные rims.dll

Уровень защиты ПО от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077-2014.

Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических характеристик.

Технические характеристики

Таблица 4 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу

объемной доли метана в зависимости от типа применяемого датчика

* Считывание данных с измерениями в базу данных РИМС осуществляется на верхнем уровне с применением устройства настройки и калибровки УНК Сигмет-Р1, подключаемого к АРМ

Таблица 5 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу объемной доли оксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика

* - Свх - измеренное значение объемной доли оксида углерода, млн-1

Таблица 6 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу объемной доли диоксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика с цифровым выходным сигналом_____________________________

Таблица 7 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу объемной доли кислорода в зависимости от типа применяемого датчика

Таблица 8 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу измерения скорости воздушного потока в зависимости от типа применяемого датчика__________________________________________________________

Таблица 9 - Диапазон измерений и пределы допускаемой погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу дебита метана и метановоздушной смеси

Таблица 10 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу давления в зависимости от типа применяемого датчика

Таблица 11 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу температуры в зависимости от типа применяемого датчика

Таблица 12 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности измерений, включая погрешности, вносимые программным обеспечением, по измерительному каналу массовой концентрации и массы осевшей пыли в зависимости от типа применяемого датчика

Примечание:

* - приведенная погрешность к верхнему значению поддиапазона измерений

Таблица 13 - Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации в зависимости от типа применяемого датчика

Примечание:

1) - на каждые 10 °С;

2) - в указанном поддиапазоне измерений объемной доли определяемого компонента.

Таблица 14 - Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений от изменения влажности окружающей среды в рабочих условиях эксплуатации в зависимости от типа применяемого датчика

Примечание:

1) - в указанном поддиапазоне измерений объемной доли определяемого компонента

Таблица 15 - Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений от изменения атмосферного давления в рабочих условиях эксплуатации в зависимости от типа применяемого датчика

Примечание:

1)- на каждые 3.3 кПа

2) - в указанном поддиапазоне измерений объемной доли определяемого компонента

Таблица 16 - Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений при изменении скорости воздушного потока от 0 до 8 м/с в рабочих условиях эксплуатации

Таблица 17 - Метрологические и технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на титульные листы руководства по эксплуатации РИМС 00 000 РЭ и паспорта РИМС 00 000 ПС типографским способом.

Комплектность

Комплектность средства измерений представлена в таблице 18.

Таблица 18 - Комплект поставки РИМС

Сведения о методах измерений

приведены в руководстве по эксплуатации РИМС 00 000 РЭ раздел 2 «Использование по назначению».

Нормативные документы

ГОСТ 31610.0-2019 (IEC 60079-0:2017) «Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования»;

ТУ 4311-033-50151796-2017 «Системы рудничной измерительной РИМС. Технические условия».