Описание кейса

Горная и металлургическая отрасли относятся к категории высокоопасных тяжелых производств. Горное дело включает подземные шахты, открытые карьеры, проходку горных выработок, крепление горных пород, хвостохранилища и другие рабочие зоны. Металлургическое производство охватывает полный технологический цикл: доменные и конвертерные печи, коксовые печи, агломерацию, очистку газа, плавку цветных металлов, травление и десульфуризацию.

Рабочая среда в обеих отраслях замкнутая и сложная, с высоким содержанием пыли, резкими перепадами температуры и влажности, тяжелыми условиями эксплуатации оборудования. В процессе производства постоянно образуются различные легковоспламеняющиеся, взрывоопасные и токсичные газы. Деятельность предприятий строго регламентирована государственными правилами безопасности горных предприятий, правилами безопасности газового хозяйства металлургических производств, «Восьми правилами для стальной отрасли» и другими нормативами. Потребность в газовом мониторинге является крайне острой. Основные потребности отрасли описаны ниже:

1.1 Необходимость мониторинга множества опасных газов, высокий риск аварий

При подземных горных работах из угольных пластов и вмещающих пород постоянно выделяются метан, оксид углерода, сероводород, диоксид серы и другие газы. В замкнутых подземных пространствах часто наблюдается недостаток кислорода и скопление газов выше допустимых норм. Это может привести к взрывам метана и угольной пыли, отравлению и удушью персонала — главной угрозе безопасности шахт.

Весь цикл металлургического производства основан на работе газовых систем. Утечки газа с высокой концентрацией оксида углерода возможны в доменных и конвертерных печах, газгольдерах, на участках трубопроводов и клапанов. Кроме того, при плавке, травлении и десульфуризации образуются аммиак, оксиды азота, хлор, фтороводород и другие токсичные коррозионные газы. Их утечки могут вызвать массовые отравления персонала, коррозию и разрушение оборудования, пожары и взрывы. Такие аварии возникают внезапно и имеют разрушительные последствия.

1.2 Адаптация оборудования к тяжелым специфическим условиям эксплуатации

Подземные шахты характеризуются высокой запыленностью, повышенной влажностью, замкнутым пространством, неравномерной вентиляцией, большой протяженностью горных выработок и сильным ослаблением сигнала. Оборудование подвержено ударам падающих камней и механическим повреждениям. Металлургические цеха работают в условиях теплового излучения, резких перепадов температур, интенсивной пыли, кислотно-щелочной коррозии и помех от плотных стальных конструкций.

Обычные бытовые и универсальные газовые детекторы страдают от дрейфа сенсоров, потери точности, обрыва сигнала и коррозии корпуса, не способны стабильно работать длительное время. Отрасли нужны специальные измерительные приборы с высокой взрывозащитой, высоким классом защиты, коррозионной стойкостью, помехоустойчивостью и поддержкой надежной передачи сигналов в сложных условиях.

1.3 Управление безопасностью на всех типах рабочих операций

Работы в горной и металлургической промышленности делятся на два типа: постоянный мониторинг стационарных зон и временный контроль при динамических операциях. В высокорисковых стационарных зонах — подземных выработках, забоях, газгольдерах металлургических предприятий, площадках доменных печей — требуется круглосуточный непрерывный онлайн-мониторинг.

При обходе выработок, работах в ограниченном пространстве, ремонте оборудования, временных подземных работах и восстановлении металлургических печей персонал должен использовать переносные приборы для постоянного контроля концентрации газов и содержания кислорода. Это исключает проведение работ без оценки рисков и нарушение правил безопасности, убирает слепые зоны контроля при динамических операциях.

1.4 Нормативный контроль и прослеживаемость данных

Согласно «Правилам безопасности рудников и карьеров», «Правилам безопасности газового хозяйства промышленных предприятий (GB 6222-2025)», критериям определения крупных опасных факторов на горных предприятиях, «Восьми правилам для стальной отрасли» и другим обязательным государственным нормативам, в подземных шахтах и на металлургических объектах с газовым хозяйством необходимо установить газовые детекторы по всей территории. Система должна обеспечивать круглосуточный контроль, оповещение при превышении норм и сохранение данных с возможностью прослеживания.

Также требуется интеграция с интеллектуальными платформами надзора за безопасностью горных предприятий и системами контроля производственной безопасности металлургии для передачи данных государственным органам, прохождения проверок и отслеживания опасных факторов. Традиционный ручной обход и бумажный учет дают фрагментарные данные без возможности прослеживания и не соответствуют требованиям стандартизированного нормативного управления.

1.5 Интеллектуальное оповещение и координированное реагирование

Большинство участков подземных шахт и металлургических цехов не имеют постоянного дежурного персонала. Классическая система только локальной сигнализации имеет недостатки: запаздывание оповещения и пассивное реагирование. Отрасли нужна интеллектуальная система с функциями реального мониторинга, многоуровневого оповещения, удаленной отправки уведомлений, координации работы вентиляционного оборудования и отключения питания. Она позволяет заблаговременно оповещать о превышении концентрации газов и автоматически принимать меры, предотвращая тяжелые аварии из-за медленного реагирования, и переводит управление безопасностью от пассивного устранения последствий к активной профилактике.

Решения Тайчжи

Данное решение глубоко адаптировано под специфические эксплуатационные условия и нормативы безопасности горной и металлургической промышленности. Оно направлено на устранение ключевых отраслевых рисков: скопление метана и токсичных газов в шахтах, утечек технологического газа на металлургических объектах, превышения концентрации коррозионных газов и других угроз. Представляет собой замкнутую интеллектуальную систему, объединяющую взрывозащищенный стационарный онлайн-мониторинг, портативное мобильное обследование и промышленную облачную платформу интернета вещей. Решение полностью покрывает все рабочие сценарии: добычные работы и обслуживание горных выработок, подземное строительство, металлургическая плавка, хранение и транспортировка газа, утилизация отходящих газов. Обеспечивает сбор данных о концентрации газов в режиме реального времени, многоуровневое оповещение при превышении норм, интеллектуальное взаимодействие оборудования, полную прослеживаемость данных и замкнутое управление опасностями, всесторонне гарантируя безопасность производственных процессов в горной и металлургической отрасли.

2.1 Общая архитектура решения

Решение построено по трехслойной интегрированной архитектуре, оптимизированной под длинные каналы передачи данных в шахтных выработках и условия электромагнитных помех от стальных конструкций металлургических цехов. Отличается высокой стабильностью работы и комплексным охватом управления.

Уровень сенсорных терминалов: На ключевых объектах — добычных забоях, горных выработках, обратных вентиляционных штольнях, подземных насосных станциях, доменных и конвертерных печах, газгольдерах, клапанных узлах, цехах травления и ограниченных рабочих зонах — устанавливаются шахтные взрывозащищенные стационарные газовые детекторы, дополненные портативными многокомпонентными газовыми анализаторами и зональными сигнальными контроллерами. Оборудование обеспечивает точный мониторинг метана, оксида углерода, сероводорода, кислорода, аммиака, оксидов азота и других опасных газов. Устройства обладают защитой от пыли и коррозии, устойчивостью к механическим ударам и электромагнитным помехам, полностью адаптируясь к тяжелым отраслевым условиям эксплуатации.

Уровень передачи данных: Поддерживаются многоканальные режимы передачи: промышленная проводная связь RS485, беспроводная расширенная связь LoRa, сети 4G/5G. Алгоритмы передачи оптимизированы под проблемы экранирования сигнала в шахтных выработках и на плотных металлических объектах. Сигнал отличается высокой проникающей способностью и минимальной потерей пакетов, обеспечивая стабильную передачу данных на сверхдлинных расстояниях. Все показатели мониторинга, состояния оборудования и аварийные сообщения синхронно передаются в облачную платформу без задержек и потерь информации.

Уровень платформенного управления: Специализированная облачная платформа газового мониторинга для горной и металлургической отрасли объединяет функции визуализации данных в реальном времени, анализа графиков концентрации газов, многоуровневого тревожного оповещения, координации работы вентиляционного оборудования, самодиагностики неисправностей, прослеживаемости исторических данных, автоматического формирования отчетов и разграниченного управления правами доступа. Платформа поддерживает дистанционное управление с ПК и мобильных устройств и легко интегрируется с интеллектуальными системами безопасности шахт и металлургических производств, а также с государственными платформами надзора.

2.2 Сценарная логика развертывания

В стационарных высокорисковых необслуживаемых зонах массово устанавливаются стационарные детекторы для круглосуточного непрерывного онлайн-мониторинга с автоматическим запуском вентиляционных установок, блокировкой электропитания и звуко-световой сигнализацией при возникновении опасности. Для динамических рабочих процессов — регулярного обхода, временных подземных работ, ремонта оборудования и работ в ограниченном пространстве — применяются портативные газовые анализаторы. Они обеспечивают контроль газовой обстановки до начала работ, постоянный мониторинг в процессе выполнения и повторную проверку после завершения операций. Все данные с конечных устройств консолидируются на единой платформе, обеспечивая унифицированный контроль, оповещение и устранение рисков на всей территории объектов.

2.3 Ключевые преимущества решения

Решение полностью соответствует специализированным стандартам горной и металлургической отрасли, оборудование имеет действующие сертификаты взрывозащиты для шахтных и металлургических объектов. Оно демонстрирует высокую устойчивость к пыли, коррозии и электромагнитным помехам, эффективно устраняя отраслевые проблемы слабого сигнала в выработках, тяжелых производственных условий и наличия слепых зон мониторинга. Система реализует полный замкнутый цикл «мониторинг – оповещение – автоматическое реагирование – техническое обслуживание – прослеживаемость данных» с высоким уровнем интеллектуализации. Она позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы на ручное обслуживание, предотвращать крупные аварии и полностью удовлетворять требованиям нормативного надзора отрасли.

Итоги внедрения

3.1 Сплошной мониторинг без слепых зон и точное предотвращение опасностей

Комбинированный режим «постоянный стационарный мониторинг + комплексное мобильное обследование» полностью покрывает все высокорисковые слепые зоны: подземные горные выработки, добычные забои, обратные вентиляционные штольни, глухие выработки шахт, а также платформы доменных печей, межслойные пространства газопроводов, ограниченные зоны и участки утилизации отходящих газов металлургических производств. Оборудование оснащено высокоточными промышленными сенсорами с быстрым откликом и высокой точностью измерений, позволяет точно фиксировать незначительные утечки газов и резкие изменения концентрации, заблаговременно выявлять скопление метана, утечки технологического газа и превышение норм токсичных газов. Решение полностью исключает недостатки традиционного ручного обхода — пропуск опасностей, запаздывание контроля и ошибки диагностики, предотвращая взрывы, отравления и удушье персонала на корню.

3.2 Многоуровневое интеллектуальное взаимодействие и эффективный замкнутый цикл аварийного реагирования

Система реализует трехуровневый механизм оповещения: звуко-световая сигнализация на объекте, всплывающие тревоги на облачной платформе и удаленные уведомления через мобильное приложение и SMS. При превышении допустимой концентрации газов тревога срабатывает за секунды. В шахтах система автоматически запускает подземные вентиляционные установки и блокирует питание рабочего оборудования, быстро разбавляя скопившиеся газы и исключая взрывы от искр техники. На металлургических объектах активируются оросительные системы, вытяжная вентиляция и аварийные запорные устройства, оперативно останавливая распространение технологических и токсичных газов. Управляющий персонал мгновенно получает тревожные данные и оперативно принимает меры, значительно сокращая время реагирования и полностью устраняя потенциальные угрозы.

3.3 Полная прослеживаемость данных и стандартизация нормативного управления

Платформа круглосуточно в автоматическом режиме сохраняет все данные мониторинга, тревожные записи, траектории обхода и журналы технического обслуживания оборудования. Данные хранятся на долгосрочной основе, защищены от корректировки и доступны для оперативного просмотра и экспорта в любое время. Функционал полностью соответствует отраслевым нормам безопасности горной и металлургической промышленности, а также критериям выявления опасностей по «Восьми правилам стальной отрасли», позволяя беспрепятственно проходить комплексные и целевые проверки органов надзора. Система самостоятельно формирует дневные, месячные отчеты и аналитические сводки по опасностям, заменяя ручной бумажный учет и обеспечивая полную стандартизацию, цифровизацию и прослеживаемость процессов управления безопасностью.

3.4 Стабильная работа оборудования в тяжелых условиях и значительное снижение эксплуатационных расходов

Все конечные устройства имеют действующие сертификаты шахтной и промышленной взрывозащиты, отличаются максимальной защитой от пыли, влаги, коррозии, механических ударов и электромагнитных помех. Оборудование стабильно функционирует в экстремальных условиях: высокая влажность и запыленность подземных шахт, высокая температура, коррозионная среда и интенсивные вибрации в металлургических цехах, демонстрируя крайне низкий уровень отказов. Платформа реализует функцию самодиагностики неисправностей и заблаговременного оповещения о дрейфе сенсоров, обеспечивая точечное точное техническое обслуживание. Это позволяет сократить частоту ручного обхода и расходы на замену оборудования, гарантируя бесперебойную круглогодичную работу системы.

3.5 Дистанционное интеллектуальное управление и повышение общей производственной эффективности

Персоналу управления не требуется постоянное присутствие на производственных объектах. Через облачную платформу в режиме реального времени отслеживается общая концентрация газов, состояние всего оборудования и текущая ситуация по безопасности на территории, обеспечивая дистанционное визуальное управление производственными процессами. За счет интеллектуального анализа больших данных система точно определяет зоны частых аномалий газов в шахтах и слабые участки утечек на металлургических трубопроводах. Полученные данные служат основой для оптимизации графиков ремонта оборудования, производственных технологий и параметров вентиляционных систем, эффективно повышая общую эффективность производственной эксплуатации и управления промышленной безопасностью.

Ценность решения

4.1 Безопасностная ценность: формирование фундаментальной безопасности и предотвращение тяжелых аварий

Благодаря комплексному реальному мониторингу, точному прогнозированию опасностей и интеллектуальному взаимодействию оборудования решение предотвращает на корню крупные аварийные ситуации: взрывы метана в шахтах, отравление и удушье подземного персонала, взрывы при утечке металлургического газа, интоксикация токсичными газами. Оно всесторонне обеспечивает безопасность жизни рабочего персонала, стабильную работу производственного оборудования и технологических систем предприятия, полностью исключает тяжелые убытки, связанные с человеческими потерями, повреждением техники и полным простоем производства, укрепляя нижний предел фундаментальной производственной безопасности.

4.2 Нормативная ценность: соответствие отраслевым спецнормативам и исключение правовых рисков

Решение полностью соответствует требованиям «Правил безопасности рудников и карьеров», «Правил безопасности газового хозяйства промышленных предприятий (GB 6222-2025)», «Восьми правил стальной отрасли», критериям выявления крупных опасных факторов на горных предприятиях и другим отраслевым нормативам. Оно обеспечивает сплошной мониторинг высокорисковых зон, полную прослеживаемость данных, координированное реагирование на тревоги и стандартизацию учетной документации. Система компенсирует недостатки нормативного соответствия предприятий, эффективно исключает риски штрафных санкций, приостановки производства, понижения квалификационных категорий и ограничения проектной деятельности, гарантируя непрерывную легитимную производственную деятельность.

4.3 Операционная ценность: снижение издержек и цифровая модернизация системы безопасности

Интеллектуальная система мониторинга заменяет трудоемкий традиционный ручной обход и бумажный учет, значительно сокращая трудовые затраты и эксплуатационные расходы. За счет точных аналитических данных оптимизируются режимы вентиляции шахт и графики технического обслуживания металлургического оборудования, исключается неэффективная эксплуатация, снижаются потери газовых сред и частота отказов техники. Одновременно упрощаются процессы управления безопасностью, обеспечивая переход горных и металлургических предприятий от ручного контроля к цифровому, интеллектуальному и тонкому управлению производственной безопасностью.

4.4 Производственная ценность: обеспечение непрерывной работы и повышение производственной эффективности

Своевременное выявление и устранение газовых опасностей исключает вынужденные простои и приостановки производства из-за превышения концентрации вредных газов и наличия скрытых угроз, гарантируя непрерывную стабильную работу всего технологического цикла добычи и металлургической плавки. Точный контроль утечек и выбросов токсичных и вредных газов позволяет сократить потери сырья и уменьшить коррозионный износ оборудования, существенно повышая общую эффективность производственной эксплуатации.

4.5 Экологическая ценность: контроль промышленных выбросов и реализация зеленого производства

Система обеспечивает реальный мониторинг выбросов оксидов азота, аммиака, сульфидов и других отходящих газов металлургических производств, а также контролирует утечки и выбросы вредных газов в горной промышленности. Своевременное выявление неорганизованных выбросов позволяет предприятиям точно устранять источники загрязнений, полностью соответствовать экологическим нормам выбросов, избегать экологических санкций и гармонично сочетать безопасное и экологически чистое производство.

Оборудование

Комплект оборудования данного решения разработан в полном соответствии со специальными стандартами горной и металлургической отрасли и прошел сертификацию шахтной взрывозащиты, промышленной взрывозащиты, повышенной защиты и антикоррозионной стойкости. Все устройства специально адаптированы для эксплуатации в тяжелых производственных условиях. Основной состав оборудования включает три категории: стационарные приборы онлайн-мониторинга, портативные измерительные устройства и интеллектуальная платформа управления. Ниже представлены подробные технические параметры и функциональные возможности.

5.1 Шахтные/металлургические взрывозащищенные стационарные газовые детекторы

Оборудование оснащено импортными высокоточными электрохимическими и инфракрасными сенсорными чипами, обеспечивает точное детектирование метана, оксида углерода, сероводорода, кислорода, аммиака, оксидов азота и других газов. Погрешность измерений составляет не более ±3%, время отклика — не более 30 секунд.

Детекторы имеют сертификат взрывозащиты Ex d IIC T6 и повышенный класс защиты IP66/IP67. Корпус изготовлен из антикоррозионного износостойкого материала, устойчив к экстремально высоким и низким температурам, пыли, коррозии, механическим ударам и электромагнитным помехам.

Поддерживает двойной режим передачи данных: проводная связь RS485 и беспроводная связь LoRa. Благодаря высокой проникающей способности сигнала стабильно работает в сложных условиях сигнального экранирования в подземных выработках и стальных производственных цехах. Устройства оснащены функциями автоматической калибровки нуля и самодиагностики неисправностей, рассчитаны на круглосуточную стабильную работу 7/24 и обеспечивают прямое взаимодействие с вентиляционными установками, системами отключения питания и аварийными запорными клапанами.

5.2 Многопараметрический портативный газовый анализатор

Специально разработан для динамических рабочих процессов в горной и металлургической отрасли. Легкий взрывозащищенный корпус с защитой от падений идеально подходит для подземного обхода, работ в ограниченном пространстве, ремонта оборудования, восстановления печей и временных строительных работ.

Устройство поддерживает одновременное четырехкомпонентное или шестикомпонентное измерение газов, покрывая все ключевые потребности контроля: кислород, горючие газы, оксид углерода, сероводород, аммиак, диоксид серы и другие показатели. Полное обследование опасностей выполняется без замены оборудования.

Прибор оснащен высококачественным подсветочным дисплеем для четкого считывания показаний в условиях низкой освещенности и реализует трехстороннее тревожное оповещение (звук, свет, вибрация), обеспечивающее точное распознавание опасности в шумных и темных производственных условиях.

Устройство поддерживает сохранение, экспорт и беспроводную передачу данных, фиксирует результаты измерений и траектории обхода. Имеет длительный срок автономной работы, защищено от пыли, влаги и падений, полностью удовлетворяет потребностям частого мобильного контроля на объектах.

5.3 Промышленный контроллер газовой сигнализации

Является центральным оборудованием для локального зонального управления безопасностью. Обеспечивает массовый прием сигналов от стационарных газовых детекторов и зональное отображение концентрации газов на отдельных производственных участках, подходя для независимого контроля отдельных шахтных выработок и металлургических цехов.

Контроллер оснащен функциями локального сохранения данных, тревожного оповещения при превышении норм, индикации неисправностей и выходных сигналов для координированного управления внешним оборудованием. Позволяет индивидуально настраивать пороги тревог для каждой зоны.

Благодаря функции защиты от отключения питания устройство сохраняет работоспособность и данные при отсутствии сети и электроэнергии, обеспечивая непрерывный мониторинг и своевременное оповещение в аварийных ситуациях и стабильное локальное управление объектом.

5.4 Интеллектуальная облачная платформа газового мониторинга для горной и металлургической отрасли

Является основным интеллектуальным управляющим элементом всего решения, полностью совместимым со всеми типами терминального оборудования шахт и металлургических предприятий. Основной функционал включает реальный мониторинг данных, анализ кривых концентрации газов, многоуровневое тревожное оповещение, прогнозирование неисправностей оборудования, координацию работы вентиляционных систем, прослеживаемость исторических данных, автоматическое формирование отчетов и разграниченное управление правами доступа.

Платформа поддерживает дистанционный доступ через веб-интерфейс и мобильное приложение, адаптируясь под задачи управленческого персонала, подземных диспетчеров и специалистов по надзору за безопасностью.

Данные длительно хранятся в облаке в неизменяемом виде, полностью соответствуя отраслевым требованиям нормативной прослеживаемости. Платформа легко интегрируется с интеллектуальными системами управления шахтами и металлургическими комплексами, а также с государственными платформами производственного надзора, обеспечивая формирование цифрового замкнутого цикла управления газовой безопасностью на предприятии.