Некоммерческое развитие системы мониторинга для обеспечения безопасности мобильных объектов ОАО «Севернефтегазпром»
В. В. ДМИТРУК – к.т.н., генеральный директор ОАО «Севернефтегазпром»
А. А. КАСЬЯНЕНКО – к.т.н., главный инженер – первый зам. генерального директора ОАО «Севернефтегазпром»
А. А. СОЛОДОВЧЕНКО – начальник производственного отдела связи ОАО «Севернефтегазпром»
А. Н. ДОЛГИХ – начальник участка связи ОАО «Севернефтегазпром»
В настоящее время глобальные спутниковые системы позиционирования GPS/ГЛОНАСС широко применяются в транспортных компаниях в качестве способа контроля маршрута и скоростного режима передвижения автотранспорта, расхода топлива, определения оптимального маршрута, что позволяет принимать эффективные управленческие решения, а также сокращать финансовые расходы. В данной публикации представлено нетиповое техническое решение по некоммерческому развитию системы мониторинга для обеспечения безопасности мобильных объектов на базе навигационных спутниковых систем позиционирования GPS/ГЛОНАСС, в частности применение управляющего канала производственной технологической сети связи стандарта ТЕТRА в качестве мобильной среды передачи данных от GPS трекера абонентских радиостанций. Данный проект позволил решить следующие задачи: контроль трудовой деятельности и дисциплины персонала, повышение уровня безопасности жизни и здоровья работников при исполнении трудовых обязанностей на удаленных объектах месторождения, контроль скорости, маршрута движения, местоположения технологического транспорта с передачей данных на электронную почту руководителя подразделения и главный щит управления производством.
Ключевые слова: системы позиционирования GPS/ГЛОНАСС, GPS мониторинг, GPS трекеры, безопасность персонала, программное обеспечение, система позиционирования.
В процессе эксплуатации объектов Южно-Русского нефтегазоконденсатного месторождения с 2007 года были определены факторы, влияющие на эффективную управленческую деятельность, такие как: значительная протяженность месторождения более 90 км, удаленность технологических сооружений и коммуникаций, наличие диких животных, суровые погодные условия Крайнего Севера и т.д.
С целью предупреждения потенциально опасных рисков и негативных факторов, были определены следующие компенсирующие меры управления:
- наличие в реальном режиме времени актуальной информации о местоположении работника, обслуживающего оборудование на всей территории месторождения, с начала выхода на работу до ее завершения;
- фиксация и непрерывный контроль маршрута передвижения работника по заданию непосредственного руководителя;
- оперативная отчетность о местоположении и маршруте передвижения работников на электронную почту непосредственного руководителя с фиксацией и указанием отклонений по установленному времени и путям следования;
- оперативная отчетность о местоположении и маршруте передвижения автотранспорта на электронную почту руководителя подразделения с фиксацией и указанием отклонений по времени и путям следования, а также нарушений скоростного режима движения и т.д.
В результате, все указанные меры консолидируются в одну стратегическую задачу по внедрению автоматизированной системы идентификации работника и автотранспорта, мониторинга географического местоположения мобильных объектов с отображением информации и отчетов на электронной карте.
Необходимо отметить, что в Российской Федерации с 2012 года десятки фирм предлагали различные аппаратно-программные комплексы или услуги спутникового GPS мониторинга, так как приказ Минтранса РФ №285 от 31 июля 2012 года обязывал владельцев коммерческого транспорта категории M и N оснащать автомобили навигационными устройствами мониторинга. Типовая структура навигационной системы GPS мониторинга предоставлена на рис 1.
Рис. 1. Структура навигационной системы GPS мониторинга
Как правило, система GPS мониторинга состоит из двух основных частей – бортовое оборудование (GPS трекеры), устанавливаемые на автомобиле или носимые непосредственно работником, и аппаратно-программный комплекс, обрабатывающий сигналы и отображающий информацию на электронных картах автоматизированного рабочего места.
GPS трекер – это закрытый черный ящик для автомобиля или терминальное устройство для работника, содержащие различные датчики (гироскопический датчик курсовых и боковых ускорений, приемник и обработчик навигационных сигналов спутника, датчик топлива, аккумулятор, оперативная память и т.д.), входы-выходы для подключения внешних устройств и пр.
Аппаратно-программный комплекс – это серверная платформа, система хранения, коммуникации и диспетчерское программное обеспечение, эксплуатация которого организуется по следующим двум правовым формам:
- Региональный оператор – юридическое лицо с перечнем обязательств перед федеральными органами власти, наличием специальной лицензии, которое эксплуатирует мощную серверную платформу, систему хранения данных для доступа зарегистрированных пользователей региона на платной, договорной основе, который использует WEB-сервис между диспетчерским и клиентским программным обеспечением, что определяет ряд следующих недостатков: отсутствие индивидуальной настройки программного интерфейса, хранение данных не более 1 месяца, недостаточная скорость формирования трека, отчета из-за непреднамеренной перегрузки канала передачи данных сотовой коммерческой сети связи.
- Предприятие – юридическое лицо, эксплуатирующее локальную аппаратную платформу средней производительности в корпоративной сети передачи данных, где вышеуказанные недостатки исключены за счет использования высокоскоростных ресурсов производственной сети передачи данных и частных настроек диспетчерского программного обеспечения.
Стандартный алгоритм работы системы GPS мониторинга следующий:
- GPS трекер определяет местоположение по трем параметрам (долгота, широта и высота над уровнем моря) и записывает их во внутреннюю память;
- данные в реальном времени передаются через интернет соединение оператора сотовой связи на телематический сервер;
- отчеты формируются на сайте регионального оператора при использовании WEB-сервиса, или на предприятии при использовании клиентского программного обеспечения.
Соответственно, для решения задачи по обеспечению безопасности мобильных объектов и соблюдению установленных правил мониторинга работников и автотранспорта, предстояло определить исходные данные, функциональные требования, ограничения и выбрать концепцию развития системы в пользу регионального оператора или собственной, аппаратно-программной платформы.
На первом этапе полученные экономические показатели и типовые функциональные требования к автоматизированной системе подтвердили эффективность при использовании регионального оператора навигационно-информационной системы по следующим факторам:
- исключение существенных капиталовложений на приобретение дорогостоящего оборудования (программное обеспечение, сервер, система хранения данных, GPS трекеры и пр.);
- исключение необходимости обучения технического персонала;
- незначительные расходы в рамках абонентской платы.
На втором этапе, при детальном анализе, был выявлен ряд существенных ограничений, таких как:
- отсутствие полной зоны покрытия сигналом сотовой связи всей территории месторождения;
- недопустимая зависимость непрерывной работы системы GPS мониторинга от Интернет канала оператора;
- отсутствие технической возможности индивидуальной настройки клиентского программного интерфейса, отчетных данных, под индивидуальные задачи предприятия;
- зависимость длительности восстановительных работ от регионального оператора или оператора сотовой связи.
Решающим фактором выбора концепции развития системы GPS мониторинга послужило имеющееся эксплуатируемое оборудование, так как было установлено, что радиостанции цифрового стандарта TETRA оснащены встроенными GPS трекерами. Следовательно, если навигационный сигнал от радиостанции, передаваемый по цифровому каналу управления, выделить на коммутаторе приемной базовой станции, транслировать его в диспетчерское программное обеспечение, обработать и совместить с электронной картой, то в итоге получим производственную систему GPS мониторинга.
Необходимо отметить, что в 2012 году развитие системы мониторинга на базе эксплуатируемого оборудования связи – решение нетривиальное, так как применение радиостанций, взамен GPS трекеров и управляющего канала радиосвязи, вместо сигнала сотовой связи, технически сложно реализуемая задача. Требовалось совместить две независимые, автоматизированные системы: цифровой коммутатор базовой станции стандарта ТЕТRA и локальный программно-аппаратный комплекс, а также объединить их в последовательную цепочку трансформируемых передаваемых сигналов от источника – абонентской радиостанции.
Для реализации представленной концепции и решения сложных технических задач системным интегратором были привлечены опытные, высококвалифицированные инженеры АО «Лео Телеком». Администратором автоматизированной системы GPS мониторинга был назначен участок связи газового промысла и куратором проекта в целом производственный отдел связи ОАО «Севернефтегазпром».
Реализация проекта осуществлялась за счет профессионального опыта и нестандартных решений работников, а разнообразное оборудование при совместной работе изначально не интегрировалось, и приходилось разрабатывать и тестировать собственные программные протоколы. В результате, после существенных доработок в мае 2013 года в ОАО «Севернефтегазпром» была введена в постоянную эксплуатацию локальная система GPS мониторинга с уникальным набором функций.
Следует подчеркнуть, что на начальной стадии развития автоматизированной системы алгоритм безопасности мобильных объектов не был предусмотрен и был разработан значительно позже, по мере выявления новых требований в процессе эксплуатации, таких как:
- фиксация географической зоны передвижения каждого мобильного объекта, контрольных точек и автоматическое формирование сигнала «выход/вход из/в зону» на мониторе диспетчера и в отчетных файлах системы;
- отображение любых нештатных событий красным цветом на электронной карте и в отчетных документах (отклонение от маршрута, вход в контролируемую зону, пересечение КПП);
- визуальное отображение предупредительного знака на мониторе диспетчера с одновременным звуковым оповещением (сирена) при наступлении нештатного события с автомобильным транспортом (сигнал «переворот или удар») или с сотрудником (сигнал «тревога или падение»);
- мгновенная отправка по электронной, корпоративной почте непосредственным руководителям сигналов аварийного оповещения.
Кроме вышеуказанных требований по безопасности мобильных объектов дополнительно были разработаны второстепенные задачи по модернизации диспетчерского программного обеспечения «Сфера», в частности: увеличено количество форм и типов пиктограмм на электронной карте, закреплены цветовые решения за мобильным объектов в зависимости от его состояния (норма, внимание, нарушение), удалены из отчетов избыточные сигналы, например, «скорость в норме», актуализировано руководство диспетчера и прочие настройки под требования Заказчика. По мере накопления новых задач в марте 2014 года были оформлены требования ко второму этапу совершенствования системы.
В итоге, по завершению доработки диспетчерского программного обеспечения и опытной эксплуатации, с 01 мая 2015 года система GPS мониторинга была принята в постоянную эксплуатацию.
Функционал системы и базы данных были значительно расширены, добавлены новые цифровые карты местности следующих муниципальных территорий: г. Новый Уренгой, п. Лимбяяха, п. Коротчаево, п. Уренгой и пр. (пример предоставлен на рис. 2).
Рис. 2. Цифровая карта г. Новый Уренгой
В результате автоматизированная система GPS мониторинга была доработана под оптимальный пользовательский интерфейс, приобрела новые функции контроля безопасности производственного автотранспорта и жизни, здоровья персонала, а также был внедрен пользовательский интерфейс и актуализированы отчетные документы.
Для примера на рис. 3–6 представлены блок-схемы потока процессов аварийных сигналов системы GPS мониторинга (тревога, падение, отклонение, переворот или удар).
Рис. 3. Последовательность процессов автоматизированной системы при падении человека с потерей сознания
Рис. 4. Последовательность процессов автоматизированной системы при нажатии кнопки тревога
Рис. 5. Последовательность процессов автоматизированной системы при пересечении разрешенной зоны движения
Рис. 6. Последовательность процессов автоматизированной системы при аварии автотранспорта
Представленные блок-схемы отображают последовательность процессов автоматизированной системы GPS мониторинга при возникновении нештатных ситуаций и способы реагирования дежурного, диспетчерского персонала на каждый случай. Особое внимание необходимо уделить сигналу «Падение», который генерируется радиостанцией при нахождении ее в горизонтальном положении более 20 сек. (интервал времени программируется). Функция отмены сигнала «Тревога», в случае ложного события, также предусмотрена.
Общий вид и форма аварийного сигнала на дисплее оператора предоставлена на рис. 7.
Рис. 7. Общий вид и форма аварийного сигнала
Стоит отметить, что кроме визуального отображения параллельно идет громкое звуковое сопровождение «Сирена». Диспетчеру при получении аварийного сигнала следует действовать, согласно «Схеме оперативного сообщения», в соответствии с «Инструкцией по действиям персонала при нештатных ситуациях».
С целью обеспечения безопасности персонала и корректной эксплуатации автоматизированной системы, разработана «Инструкция пользования мобильными радиостанциями», которую требуется обязательно применять в составе локальных нормативных актов предприятия.
По итогам развития автоматизированной системы мониторинга возможно сделать выводы, что функции контроля трудовой дисциплины и безопасности мобильных объектов были успешно модернизированы и реализованы.
В настоящее время при эксплуатации системы GPS/ГЛОНАСС мониторинга были продемонстрированы высокие показатели эффективности при соблюдении баланса необходимых и достаточных возможностей.
При совершенствовании системы были учтены следующие технические ограничения:
- система функционирует без сбоев при количестве пользователей до 150, в противном случае возможно отсутствие голосовой радиосвязи из-за перегрузки управляющего канала цифровой радиосвязи стандарта ТЕТRA. Возможно увеличение пользователей под потребности компании, но потребуются дополнительные капитальные вложения для замены базового оборудования;
- абонентские радиостанции, задействованные в системе GPS мониторинга, разряжаются быстрее на 40%, что требует закупки аккумуляторов повышенной емкости или наличия двойного запаса;
- абонентами системы следует выбирать персонал, непосредственно задействованный в работах на открытой местности, т.е. в зоне прямой видимости группировки спутников систем навигации GPS/ГЛОНАСС, иначе происходит ускоренный разряд радиостанции.
С 2016 года автоматизированная система в первую очередь использует российскую спутниковую, навигационную систему позиционирования ГЛОНАСС, что повышает географическую точность координат в высоких широтах местоположения Южно-Русского нефтегазоконденсатного месторождения.
В выводах необходимо отметить, что автоматизированная система GPS/ГЛОНАСС мониторинга востребована на предприятиях нефтегазовой отрасли, максимально интегрирована под требования производственной безопасности, и позволяет предупредить негативные последствия, а также выявить потенциальные риски и нарушителей производственной дисциплины.
Кроме достигнутых целей по обеспечению безопасности мобильных объектов, идентификации их местоположения и прогнозированию возможных последствий при нештатных ситуациях, обоснован экономический эффект от исключения нецелевых выездов автотранспорта и расхода топлива, соблюдения скоростного режима дорожного движения с исключением дорожно-транспортных происшествий, а также повышения работоспособности и трудовой дисциплины контролируемого персонала.
Статья в формате pdf →
- 629380, ЯНАО,
- с. Красноселькуп, ул. Ленина, д. 22
- ☎ +7 (3494) 24-81-06
- sngp@sngp.com
- severneftegazprom.com
