СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СПЕЦИАЛИСТОВ ОПЕРАТОРСКОГО ПРОФИЛЯ В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Грызунов  В. В.¹, Гришина А.М.²

¹Доктор медицинских наук, профессор,  ²Аспирант Горный университет,  ГБОУ ВПО ПСПбГМУ им.  И.П. Павлова Минздрава России

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СПЕЦИАЛИСТОВ ОПЕРАТОРСКОГО ПРОФИЛЯ В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Аннотация

Аварии на объектах горной промышленности настоятельно требуют разработки дистанционных систем мониторинга надежности функционирования операторов на угольных шахтах и является приоритетной задачей  обеспечения безопасности. На базе адаптивного модуля регистрации электрокардиосигналов разработан  беспроводной  варианта передачи данных, предназначенный для создания  канала связи в подчиненном устройстве на основе UART-протокола. 

Ключевые слова: мониторинг, риск, человеческий фактор, аварии, кардиоинтервалометрия.

Gryzunov V.V.¹, Grishina A.M.²

¹Doctor of  medical sciences, professor,  ²Postgraduate student, Mining university, First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

MONITORING  SYSTEM  SPECIALIST- OPERATORS  IN THE MINING INDUSTRY

Abstract

The accident at the facilities of the mining industry urgently require the development of remote monitoring systems reliability of the operators in the coal mines and is a priority of security. Based adaptive registration module electrocardiosignals developed wireless transmission embodiment for creating a communication channel to the slave UART-based protocol.

Keywords: monitoring, risk, human factors, accident, cardiointervalometry.

Внедрение интегрированных автоматизированных информационно-измерительных систем на угольных шахтах позволило снизить риск аварий.  В угледобывающей отрасли активно используются различные по своим тактико-техническим характеристикам и возможностям как отечественные оперативно-диспетчерские  («Микон IP», «Микон III»; «Granch  SBGPS», «АналитПрибор», «ПромТех»),  так и зарубежные («Emag», Польша; «Becker», Германия; «Davis Derby», Великобритания; «Baldwin&Francis», Великобритания») автоматизированные системы. Но несмотря на меры повышения безопасности, ситуация в горнодобывающей отрасли еще далека от совершенства. В России более 86% угольных шахта опасны по взрывам  газа и угольной пыли. Несчастные случаи со смертельным исходом при взрывах со смертельным исходом  составляют 85-90%, а вероятность остаться в живых в 100 раз меньше, чем при механических обрушениях [1]. В среднем на шахтах  страны раз в год происходит взрыв метана и угольной пыли с человеческими жертвами, а добыча каждой 1 млн. тонн угля  обходится в 1 человеческую жизнь. А тяжесть последствий аварий на  высокопроизводительных газообильных угольных шахтах  катастрофична [2]. Поэтому разработка автоматизированных систем мониторинга безопасности для угольной промышленности является приоритетной задачей.

 Но для сложных технических систем, используемых в горнодобывающей промышленности, возрастает вероятность комбинации негативных событий [3], а причины отказов могут быть обусловлены не только конструктивными, технологическими, эксплуатационными дефектами, но и человеческим фактором [4]. Ведь вся разнообразная визуальная, аудиальная  информация в виде числовых, графических, текстовых, звуковых данных передается на пульт диспетчера, обеспечивая формирование алгоритма действий в экстремальной ситуации. Поэтому специфика  профессиональной деятельности оператора автоматизированной  системы мониторинга технологических процессов на шахтах, требующая принятия ответственных решений в условиях риска, неопределенности, жесткого дефицита времени и информации, предъявляет высокие требования к личностным ресурсам и психофизиологическим возможностям человека и обусловливает необходимость не только профессионального отбора, подготовки, но и  мониторинг  надежности функционирования  человека-оператора [5]. Ведь многие специалисты считают, что около 15 - 20% практически здоровых людей не в состоянии освоить целый ряд различных по сложности профессий из-за несоответствия психофизиологических параметров уровню сложности решаемых задач, особенностям трудового процесса. Чрезмерная напряженность в профессиональной деятельности ведет к повышенной тревожности, снижению самоконтроля, безответственности, агрессивности, формированию дезадаптивных форм поведения с чертами девиантности, аддиктивности и делинквентности. Поэтому в последние годы человеческому фактору придается важное значение при анализе причин несчастных случаев, трагедий, катастроф.

Для  мониторинга безопасности на угольных шахтах  особое значение приобретает оперативный контроль за состоянием трудоспособности оператора, профессионально связанного с выполнением ответственных задач в различных сферах управления, производства.  Разрабатываемые  автоматизированные мобильные системы мониторинга  обеспечивают возможность оперативного контроля за параметрами кардиореспираторной системы человека в непрерывном режиме  с последующей  беспроводной передачей  информации в условиях помех, формирование базы данных для расчета  профессионального риска срыва адаптации, а также  обладают  высокими отказоустойчивыми характеристиками. Эффективность анализа  колебательного контура кардиореспираторной системы для оценки напряженности регуляторных механизмов   неоднократно подтверждена  в различных исследованиях. Разрабатываемая модель мобильного комплекса  отвечает следующим требованиям: низкий уровень энергопотребления; беспроводная передача информации в условиях помех в режиме непрерывной деятельности оператора; небольшие размеры и вес, не вызывающие негативных ощущений.  Мониторинг состояния специалиста операторского профиля реализован на базе адаптивного модуля регистрации электрокардиосигналов. Для беспроводного варианта передачи данных использовали  готовый модуль – Bluetooth-адаптер OR-BT20-115.2, предназначенный для создания беспроводного канала связи в подчиненном устройстве на основе UART-протокола и представляет собой законченное решение с интегрированным фильтром питания и планарной антенной. Адаптер OR-BT20-115.2 обеспечивает скорость обмена 115.2 Кбит/с (с микроконтроллером) и принадлежит ко второму классу bluetooth-передатчиков (гарантированная дальность действия – 10-15м).  С учетом специфики профессиональной деятельности оператора автоматизированной системы мониторинга технологических процессов на шахтах  использовались следующие параметры, от которых зависит функциональность и удобство использования готового устройства:

– скорость передачи данных;

– дальность действия передатчика;

– потребляемая мощность – особо важный пункт для портативного варианта устройства, работающего от аккумуляторов;

– наличие приёмника сигнала в существующих приборах (ПК, ноутбуках, мобильных телефонах и    т. д.);

– стоимость передатчика.

Основные блоки, входящие в автоматизированный комплекс: предварительный усилитель, частотно-селективный усилитель в полосе R-зубцов электрокардиосигнала, аппаратный выделитель R-зубцов электрокардиосигналов, частотно-селективный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, гальваническая развязка, блоки формирования данных для персонального компьютера и индикации включения и питания. Информационная система, позволяющая формировать базу данных, развёрнута  на основе  SQL Server Compact Edition 4.0., что обеспечивает непрерывный контроль за состоянием оператора.

Таким образом, применение системы дистанционного функционального мониторинга  состояния  оператора автоматизированной системы в горнодобывающей промышленности позволит снизить риск развития дезадаптивной формы совладающего поведения и уменьшить вероятность развития  аварии.

Литература

1. Шкундин С.З., Стучилин В.В. Методология построения современных информационно-измерительных систем обеспечения безопасности на угольных шахтах РФ // Горная техника,2009. - С.24-32.
2. Матвиенко Н.Г., Забурдяев В.С. Обеспечение безопасности освоения газоносных месторождений твердых полезных ископаемых// Безопасность труда в промышленности. – 2014. - №1. – С.30-39.
3. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. – СПб.:Политехника,2000. – 248 с.
4. Саркисов А.А. Феномен восприятия общественным сознанием опасности, связанной с ядерной энергетикой // Научно-технические ведомости СПбГПУ.-2012. – Т.2,Вып.3(154). – С.9-21.
5. Грызунов В.В. Надежность – интегративная характеристика живой системы// Научные исследования и инновационная деятельность: Материалы научно-практической конференции.- СПбГПУ,2008.- С.147-152.
6. Грызунов В.В., Грызунова И.В. Уязвимость поведенческого паттерна личности при реализации копинг-стратегии//Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке.-СПб.,2014. – Т.3.- С.65-69.

References

1. Shkundin S.Z., Stuchilin V.V. Metodologija postroenija sovremennyh informacionno-izmeritel'nyh sistem obespechenija bezopasnosti na ugol'nyh shahtah RF // Gornaja tehnika,2009. - S.24-32.
2. Matvienko N.G., Zaburdjaev V.S. Obespechenie bezopasnosti osvoenija gazonosnyh mestorozhdenij tverdyh poleznyh iskopaemyh// Bezopasnost' truda v promyshlennosti. – 2014. - №1. – S.30-39.
3. Rjabinin I.A. Nadezhnost' i bezopasnost' strukturno-slozhnyh sistem. – SPb.:Politehnika,2000. – 248 s.
4. Sarkisov A.A. Fenomen vosprijatija obshhestvennym soznaniem opasnosti, svjazannoj s jadernoj jenergetikoj // Nauchno-tehnicheskie vedomosti SPbGPU.-2012. – T.2,Vyp.3(154). – S.9-21.
5. Gryzunov V.V. Nadezhnost' – integrativnaja harakteristika zhivoj sistemy// Nauchnye issledovanija i innovacionnaja dejatel'nost': Materialy nauchno-prakticheskoj konferencii.- SPbGPU,2008.- S.147-152.
6. Gryzunov V.V., Gryzunova I.V. Ujazvimost' povedencheskogo patterna lichnosti pri realizacii koping-strategii//Vysokie intellektual'nye tehnologii i innovacii v obrazovanii i nauke.-SPb.,2014. – T.3.- S.65-69.