Нижегородские ученые разработали программу для автономного и дистанционного управления машинами для работы в шахтах. Разработка принадлежит исследователям НГТУ им. Алексеева — ее они презентовали в конце 2023 года. Как машина облегчает работу шахтерам и где ее можно применять, выяснила корреспондент сайта pravda-nn.ru в рамках авторского проекта «Homo Sapiens нижегородский».
Первые шаги
Первый прототип такой технологической машины, на базе которой была реализована система, — это автомобиль, способный перевозить небольшой объем груза и/или несколько человек. В отличие от подобных шахтных авто, он является электромобилем: заряда батареи хватает на восьмичасовую рабочую смену. Его разработали и собрали сотрудники нижегородского завода-изготовителя, специализирующегося на производстве шахтной техники, совместно с учеными НГТУ. Затем была разработана система, с помощью которой можно автономно и дистанционно управлять машиной для работы в шахте, и внедрять ее на реальные месторождения на базе стандартных транспортно-технологических машин.
Такому уникальному комплексу автономного и дистанционного управления аналогов в России нет. В него входит система связи, сенсоры, блоки управления и диспетчерский пункт. С помощью этой системы оператор может производить удаленное управление, переводить в автономный режим работы и контролировать движение транспорта, задавать ему маршруты. При работе автономно оператор может контролировать работу нескольких машин одновременно. При этом управлять транспортом можно и в ручном режиме — как в обычной машиной.
Диспетчерский пункт управления с кресло-пультом не занимает много места и представляет из себя набор сетевого оборудования, с помощью которого можно подключиться к авто. В его составе — педали, джойстики или руль (в зависимости от требований), а также необходимое вычислительное оборудование. Весь этот комплекс может стоять в комфортном офисе, пока сама машина находится глубоко под землей.
Неограниченные возможности
Комплекс автономного и дистанционного управления начали разрабатывать в конце 2022 года при поддержке Нижегородского НОЦ. В его основу лег многолетний опыт работы вуза в области автомобилестроения и разработки беспилотных транспортных средств.
Самыми первыми похожими исследованиями ученых НГТУ стали разработки прототипов систем помощи водителю — например, удержание авто в полосе или контроль слепых зон. Многие из таких, уже ранее сделанных конструкций, были доработаны нижегородскими учеными.
Вместе с тем они активно работали над технологиями беспилотного транспорта. Некоторые такие проекты уже работают в полевых условиях — к примеру, на Южно-Приобском месторождении в Ханты-Мансийском автономном округе.
Система управления шахтными машинами также прошла тестовые испытания — на Пешеланском гипсовом заводе. В шахте беспилотник направляли по заранее установленным маршрутам и смотрели, как он работает в разных режимах, — ручном, автономном и дистанционном. За ходом техники наблюдали представители крупных горнодобывающих компаний России. Со своими задачами машина успешно справилась, однако следующие прототипы ученые все же намерены доработать.
«Передвижение и ориентация в пространстве — это одна из интересных задач, потому что в шахте нет навигации классической (GPS, Глонасс), которой пользуются беспилотники на поверхности. Здесь уже используется другой подход, используется другой набор сенсоров, — рассказывает ведущий инженер регионального научно-образовательного центра Нижегородского государственного технического университета им. Алексеева Валерий Филатов. – Также важной задачей является работоспособность в условиях сильного запыления сенсоров, таких как радары, лидары, видеокамеры, тепловизоры и т.д. Например, при добыче породы с высоким содержанием металла радары использовать проблематично, потому что будет идти переотражение, поэтому здесь необходимы альтернативные сенсоры».
Саму систему, как рассказал Валерий Филатов, можно внедрить практически на любую транспортно-технологическую машину, используемую в шахтах, однако ее придется дорабатывать под конкретные задачи. Например, программу для погрузочно-доставочной машины необходимо приспособить под работу по подъему тяжелой руды для погрузки и разгрузки, в то время как самосвал выполняет более простую задачу — движение от точки А к точке Б.
Кроме того, программное обеспечение можно совершенствовать, добавляя в него новые и полезные функции.
«Это могут быть системы помощи водителю, который непосредственно управляет машиной в ручном режиме, которые будут подсказывать ему, что возможно столкновение с каким-то объектом в шахте. Потому что есть большая проблема при движении по туннелю: когда идет добыча руды, то появляется большое запыление, и водитель не всегда видит, что впереди. Также габариты достаточно тяжело чувствовать, и периодически бывает, что технику могут ломать и задевать какие-то опорные конструкции», — пояснил ученый.
Безопасность и экономия
Со слов ученых, такая система обладает рядом преимуществ. Во-первых, это повышение безопасности для самих шахтеров, которые смогут в комфорте работать в шахте, находясь в это время вне опасной зоны.
Во-вторых, это экономический эффект. Чтобы человек мог работать глубоко под землей, необходимо разворачивать дополнительные системы безопасности, системы подачи и откачки воздуха. Причем чем глубже находится шахта — тем сложнее и дороже данный процесс. Если применять систему дистанционного управления, тогда затраты на эти процедуры можно будет снизить.
«Еще один момент, связанный с экономическими факторами, это то, что при работе под землей люди работают по сменам и в момент пересменки — а бригады, как правило, меняются последовательно, то есть одна бригада поднялась, и только после этого другая спускается, — могут быть остановки процесса добычи. На больших рудниках и шахтах это достаточно длительный процесс. Он может доходить до двух-трех часов. За счет использования дистанционного управления или беспилотной машины это время можно сэкономить», — добавил Валерий Филатов.
После успешных испытаний разработкой нижегородских ученых заинтересовались крупные российские компании. Сейчас нижегородцы обсуждают внедрение их системы в производства в Волгоградской области и Пермском крае, а также работают над расширением возможности интеграции прототипа системы для разных машин. Ряд автомобилей намерены оснастить такой системой до конца этого года.
«В ближайшее время планируем расширить линейку машин, на которые будет поставлена система. Это погрузочно-доставочные машины, самосвалы, самоходные вагоны. Соответственно, добавится функционал: погрузка, выгрузка, будут проведены работы по адаптации системы для различных типов шахт, планируется тестирование различных видов системы связи», — заключил Валерий Филатов.
Напомним, что на сайте pravda-nn.ru выходит авторский проект «Homo Sapiens нижегородский», который рассказывает просто и доступно о достижениях и актуальных разработках ученых Нижегородской области.