Zintegrowany system łączności telefonicznej i alarmowo

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 SLDSTAR 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.
Nr 1(467) STYCZEŃ 2010
31
SAT
HETMAN
Wersja nieiskrobezpieczna
Wersja iskrobezpieczna
STAR
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
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
32
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
VoIP1,
 połączenie sieciowe dla potrzeb diagnostyki i zarządzania między jednostkami sterującymi serwerów SDA.
1
W KGiA Nowy Ląd zastosowano system łączności
telefonicznej i alarmowo-rozgłoszeniowej HET-
VoIP – Voice over Internet protocol [1]. Karta VoIP wielokanałowy interfejs pomiędzy centralą telefoniczną a zewnętrzną siecią komputerową
Nr 1(467) STYCZEŃ 2010
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 USZKODZEŃ
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,
33
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
głośnomówiącymi GTL jeżeli jest na dole. Kierownik
Pola Radłówka zarządza natychmiastową ewakuację
pracowników dołowych
35
„małych kopalniach” i zakładach wykonujących
prace z zastosowaniem techniki górniczej.
Literatura
4.3. Uszkodzenie serwera SDA Pola Nowy
Ląd (alarm pilny)
1.
2.
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.
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
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Davidson J., Peters J.: Voice over IP. Podstawy. Wydawnictwo
Mikom. Warszawa 2005.
Dokumentacja atestacyjna systemu telekomunikacyjnego HETMAN. Część III. System telekomunikacyjny HETMAN/Z przeznaczony dla podziemnych zakładów górniczych. DGT Gdańsk,
2005.
Dokumentacja techniczna nr 3/KNL/2008 zintegrowanego systemu telekomunikacyjnego KGiA „Nowy Ląd” Sp. z o.o. Niwnice.
DGT Straszyn, 2008.
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.
Papir Z.: Ruch telekomunikacyjny i przeciążenia sieci pakietowych. WKŁ. Warszawa 2001.
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.
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.
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