Zadania

– Wyszczególnienie zadań realizowanych w projekcie

Zadania

Zadanie 1

Opracowanie teoretycznego modelu rozwiązywanego zagadnienia oceny zagrożenia oraz metodyki badań
Na podstawie wiedzy pozyskanej ze studium literaturowego oraz doświadczeń z badań testowych przeprowadzonych przez konsorcjantów z wykorzystaniem instalacji doświadczalnych opracowane zostały teoretyczne modele rozwiązywanego zagadnienia oraz skonkretyzowana i uszczegółowiona metodyka prowadzenia badań w odniesieniu do warunków pomiarowych. Sprecyzowane zostały nowe metody interpretacji rejestrowanych zjawisk. Dotyczyło to głównie: sterowanej prędkościowej tomografii aktywnej, pomiarów naprężeń górotworu i przemieszczeniowych, probabilistycznej analizy procesu pękania oraz poszukiwania metod wzajemnej ich korelacji.

Zadanie 2

Opracowanie koncepcji i założeń funkcjonalnych innowacyjnego systemu
Z wykorzystaniem dotychczasowych doświadczeń lidera-wnioskodawcy i współwykonawcy, rozeznania literaturowego oraz potrzeb użytkowników opracowana została koncepcja budowy i założenia funkcjonalne iskrobezpiecznego systemu INGEO złożonego z odpowiednio zmodyfikowanego systemu sejsmicznego wyposażonego w układy i oprogramowanie umożliwiające rejestrację zjawisk sejsmoakustycznych, wykonywanie tomografii aktywnej, pomiarów naprężeń górotworu w wyrobiskach kopalni, pomiarów przemieszczeń w wybranych punktach na powierzchni oraz probabilistyczną analizę procesu pękania w oparciu o cyfrowo zbierane dane. Założono, że opracowywane oprogramowanie systemu umożliwi ocenę zagrożenia tąpaniami z wykorzystaniem starych i nowoopracowanych w ramach projektu metod.

Zadanie 3

Opracowanie i wykonanie modelu systemu
Wykonana została i przebadana w laboratorium wersja modelowa innowacyjnego systemu INGEO, złożona z dwóch sterowanych wzbudników drgań, ośmiu pomiarowych kanałów sejsmoakustycznych (o poszerzonym pasmie), dwóch tensometrycznych czujników naprężeń sprzężonych bezprzewodowo (radiowo) z nadajnikiem sygnałów sejsmicznych NSGA dotychczas stosowanego systemu sejsmicznego ARAMIS M/E.

Zadanie 4

Opracowanie algorytmów oprogramowania modelu systemu
Opracowane zostały algorytmy działania i oprogramowanie modelu systemu umożliwiające obsługę kanałów sejsmoakustycznych, wzbudnika drgań i dwóch kanałów do pomiaru naprężeń górotworu z lokalną iskrobezpieczną transmisją radiową i cyfrową na powierzchnię.

Zadanie 5

Badania laboratoryjne modelu systemu
Opracowany, wykonany i oprogramowany model systemu został przetestowany w czasie badań laboratoryjnych z wykorzystaniem przygotowanych testów. Przy użyciu specjalistycznej aparatury pomiarowej został skalibrowany kanał sejsmoakustyczny i kanały tensometryczne. Przebadano sterowane wzbudniki drgań. Zweryfikowane zostały również parametry metrologiczne systemu podczas badań środowiskowych. Badania prowadzone były w kierunku:
  • optymalnego doboru stosowanych wzbudników i czujników naprężeń górotworu,
  • określenia optymalnych parametrów zapisu sygnałów: dynamiki, zakresu rejestrowanych częstotliwości, wzmocnienia, filtracji, synchronizacji w czasie,
  • doboru parametrów transmisji radiowej i sprawdzenia skuteczności jej działania w warunkach dołowych,
  • minimalizacji zużycia energii podczas czuwania, rejestracji i transmisji radiowej,
  • optymalizacji wydajności stosowanych iskrobezpiecznych źródeł energii,
  • sprecyzowania parametrów metrologicznych opracowywanego modelu systemu oraz jego możliwości funkcjonalnych.
W wyniku realizacji zadania uzyskano przebadany funkcjonalnie model systemu oraz potwierdzono jego parametry metrologiczne.

Zadanie 6

Opracowanie dokumentacji innowacyjnego systemu
Z wykorzystaniem doświadczeń uzyskanych podczas badań modelu opracowana została dokumentacja prototypu niekomercyjnego innowacyjnego systemu INGEO z uwzględnieniem wymagań norm dyrektywy ATEX.

Zadanie 7

Wykonanie systemu i jego oprogramowanie
Wykonany został demonstrator technologii systemu INGEO zbudowany z wykorzystaniem odpowiednio zmodyfikowanego standardowego systemu sejsmicznego ARAMIS M/E opracowanego w ITI EMAG i produkowanego na licencji udzielonej Centrum Transferu Technologii CTT EMAG zbudowanego z wykorzystaniem:
  • 14 iskrobezpiecznych kanałów wysokoczęstotliwościowych (szerokopasmowych – z których każdy wyposażony został w moduł M N/O i odbiornik OCGD w stacji dołowej SD/DTSS),
  • 2 iskrobezpieczne lokalne koncentratory pomiarowe LKP (z których każdy wyposażony został w iskrobezpieczną stację dołową SD/DTSS),
  • 8 iskrobezpiecznych radiowych kanałów do pomiaru naprężeń górotworu (z których każdy wyposażony został w czujnik naprężeń górotworu CNG oraz przetwornik deformacji otworów wiertniczych na ciśnienie),
  • 10 zdalnie sterowanych iskrobezpiecznych pneumatycznych wzbudników WZB ( w tym 3 zapasowe) wraz z osprzętem,
  • 8 radiowych kanałów do pomiaru deformacji (z których każdy wyposażony został w czujnik odległości strop-spąg COSS),
  • 2 radiowe moduły nadawczo odbiorcze M N/O/R służące do obsługi kanałów radiowych oraz z których każdy wyposażony został (w dwa czujniki do pomiaru i identyfikacji szybkich zmian ciśnienia atmosferycznego wywołanych wybuchem metanu w celu lokalizacji jego ogniska w ścianie),
  • 1 kanał precyzyjnych pomiarów GPS wyposażony w szybki GPS (wykonujący 50 pomiarów na sekundę z transmisją radiową wyników pomiarów do stacji sejsmicznej).
Wykonano i uruchomiono w warunkach laboratoryjnych oprogramowanie systemu oraz opracowano jego dokumentację. System w postaci demonstratora technologii został uruchomiony, wykalibrowany i oprogramowany oraz przygotowany do testowania w warunkach wybranej kopalni. Przygotowano również oprogramowane do akwizycji, przetwarzania i interpretacji rejestrowanych danych oraz ich wizualizacji z wykorzystaniem cyfrowych map wyrobisk. Oprogramowanie interpretacyjne będzie wykonano z wykorzystaniem specjalnie opracowanych algorytmów obliczeniowych. Wynikiem realizacji zadania był demonstrator technologii systemu wraz z oprogramowaniem, gotowy do badań ruchowych.

Zadanie 8

Testowanie systemu
Przeprowadzono testowanie systemu w warunkach rzeczywistych. System poddano badaniom w celu określenia optymalnych parametrów jego pracy. W czasie badań przeanalizowano prawidłowość wybranych parametrów rejestracji. Wykonana została również analiza optymalizacyjna rozmieszczenia czujników drgań i wzbudników w celu minimalizacji błędów tomografii aktywnej. Optymalizowano rozmieszczenie czujników naprężeń górotworu oraz deformacji wyrobisk w celu umożliwienia skalowania map tomograficznych oraz korelacji ich pomiarów z rejestrowanymi deformacjami na powierzchni. Zweryfikowane zostały parametry metrologiczne systemu, w tym: rozdzielczość tomografii oraz wiarygodność uzyskiwanych wyników monitorowania oceny zagrożenia tąpaniami w oparciu o wielometodyczną analizę. Przetestowano skuteczność probabilistycznej analizy procesu pękania do oceny zagrożenia tąpaniami. Badano także wrażliwość systemu na uszkodzenia, zniszczenia i jego efektywność pracy. Przetestowana została funkcjonalność systemu w tym kanałów pomiarowych służących do lokalizacji ogniska potencjalnego wybuchu metanu, oraz niezawodność jego elementów składowych. Badania wykazały niezawodność akwizycji danych pomiarowych oraz dużą niezawodność elementów systemu. Ze względu na małą aktywność w ścianie wydobywczej utrudnione były badania skuteczności działania wielometodycznej oceny zagrożenia tąpaniami, które wymagają dłuższego czasu badań i wystąpienia większej zmienności zagrożeń. Badania są kontynuowane po zakończeniu projektu na koszt konsorcjanta zainteresowanego komercjalizacją projektu.

Zadanie 9

Modyfikacja systemu po badaniach testowych
Wykonane zostały konieczne modyfikacje sprzętu systemu i jego oprogramowania uwzględniające wnioski i zalecenia po badaniach testowych oraz szeroki zakres upowszechnienia wyników projektu (seminaria, konferencje i in.)

Zadanie 10

Badania weryfikujące poprawność działania opracowanych innowacyjnych metod oraz systemu
Zweryfikowane zostały w warunkach eksploatacyjnych wprowadzone modyfikacje sprzętu i oprogramowania. Opracowana została skorygowana dokumentacja techniczno-eksploatacyjna systemu INGEO oraz instrukcja stosowania nowoopracowanych metod oceny zagrożenia. Przeprowadzona została akcja związana z rozpowszechnianiem wyniku projektu w postaci publikacji w renomowanych czasopismach o zasięgu światowym.

System INGEO

System INGEO łączy w sobie funkcje dotychczas stosowanych systemów ARAMIS M/E i ARES-5/E - eliminując stosowaną dotychczas w systemie ARES-5/E prądową transmisję analogową.
Zbigniew Isakow, Kierownik projektu