автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов

На правах рукописи МАТВЕЕВ Виктор Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ УЧАСТКОВЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ИХ КОМПОНЕНТОВ

"Специальности: 05.09.03 - «Электротехнические

комплексы и системы» 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность» (горная)

I

I

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово 2003

)

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Ляхомский A.B., доктор технических наук, профессор Пугачев Е.В., доктор технических наук, профессор Поляков Ю.И.

Ведущая организация - научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенных электрических машин (НИИВЭМ), г. Кемерово.

Защита диссертации состоится «20 » ноября 2003 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан ¿0 0И/П9 2-СОЭ

доктор технических наук, профессор |Курехин В.В. | Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного Совета

В.Г. Каширских

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время аварийность и травматизм в производственных системах, особенно на угольных шахтах России, приобрели угрожающий характер, причем из всех угольных регионов наиболее опасным является Кузбасс.

Число смертельных исходов на 1000 работающих в 1995 г. (по всем отраслям) составило: в Великобритании 0,016; Японии - 0,02; Швеции - 0,03; США - 0,054; Канаде - 0,075; ФРГ - 0,08; Российской Федерации - 0,138; Кемеровской области - 0,191; число смертельных исходов на 1000 работающих в 1995 г. в угольной отрасли Российской Федерации составило 0,415; по Кемеровской области - 0,519.

В 1998 г. в угольной промышленности России произошло 8825 несчастных случаев. Среди угольных предприятий 70 % несчастных случаев происходит в шахтах. На угольных шахтах в 1998 г. произошло 54 аварии, что всего на одну меньше, чем в 1997 г., всего погибло 139 человек.

Тенденция к неуклонному росту смертельного травматизма наиболее четко прослеживается при таких событиях, как взрыв или вспышка метана и угольной пыли, причем увеличение интенсивности и глубины разработки угольных пластов обусловливает постоянное повышение метаноопасности шахт. Анализ статистических данных по взрывам газа и пыли, возникшим от различных причин в шахтах страны, показывает, что значительную долю (около 35 %) составляют взрывы от электрического искрения.

Все большую роль в создании аварий и травматизма играет взрывоза-щшценное электрооборудование, в том числе взрывозащтценная коммутационная аппаратура, аппаратура управления и защиты - компоненты шахтных участковых систем электроснабжения как при их работе, так и в процессе технического обслуживания и ремонта вследствие неисправностей ненадежных блоков, несовершенства данных компонентов и самих систем электроснабжения.

Статистические данные показывают, что взрывозащшценное электрооборудование, применяемое на угольных шахтах, в 1978 - 1994 гг. послужило источником около 50 взрывов метано-воздушных смесей и 250 пожаров от тепловых воздействий электрического происхождения: коротких замыканий, открытого искрения, замыканий на землю, которые происходили при повреждениях средств взрывозащиты, блокировок и др. Наметившийся в последние годы рост электропотребления вызовет несомненное увеличение количества данного оборудования и его влияния на уровень аварийности и травматизма.

Электротравматизм на угольных предприятиях России составляет около 6 % от всего травматизма отрасли и распределяется следующим образом: на шахтах - 37,5 %; на разрезах - 21,9 %; на прочих объектах - 40,6 % .

Из-за неисправностей наиболее сложной в техническом отношении группы электрооборудования - коммутационной аппаратуры - происходит около 4 % экзогенных пожаров, 16 -20 % взрывов.и игпытшчг мотана и уголь-

|>ОГ.. НАЦИОНАЛЬНАЯ Библиотек*

ной пыли, 25 % элекгротравм (причем, все электротравмы в сетях напряжением 660 В произошли при отключенной защите от утечек).

Главенствующую роль в аварийности шахтных участковых систем электроснабжения приобретают нарушения ПБ, неправильные действия оператора при высокой информационной нагрузке, эмоциональной напряженности, обусловленные, в частности, большим временем восстановления взрыво-защшценного электрооборудования, которое достигает нескольких часов. При этом время поиска неисправности компонентов участковых систем электроснабжения почти в два раза превышает время собственно ремонтных работ.

Увеличивающаяся информационная нагрузка становится в последнее время одной из основных причин неправильных действий как непосредственных исполнителей, так и руководителей работ.

Применительно к взрывозащищенному электрооборудованию действует специальная система государственных стандартов, определяющих требования, которые должны быть удовлетворены при его проектировании, изготовлении, испытаниях и эксплуатации. Вместе с тем в целом ряде случаев имеют место преднамеренные или случайные повреждения средств обеспечения безопасной эксплуатации взрывозащшценного электрооборудования, после которых в большинстве ситуаций взрывозащшценное электрооборудование остается в работоспособном состоянии, так как эти средства не обладают отказными признаками.

До настоящего времени пока не удавалось разработать принципы, реализация которых позволила бы обеспечить соединение свойств работоспособности и безопасности, т.е. наделение средств, обеспечивающих безопасность применения, отказными признаками. Одной из причин такого положения является отсутствие в действующей нормативно - технической документации физических показателей, позволяющих объективно оценить безопасно-стные свойства оборудования: до настоящего времени нет нормированных критериев, обеспечивающих контроль уровня безопасности при применении электрического оборудования и систем электроснабжения во взрывоопасных производствах, в том числе угольных шахтах.

Не сокращающийся, а в последние годы заметно увеличившийся рост числа аварий в шахтных производственных системах, в том числе и за счет усложняющихся горно-геологических условий, приводит к необходимости разработки и создания шахтных участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности. Особую актуальность данной проблеме придает вступление в силу 20.06.97 г. Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», в котором определены основы обеспечения безопасной эксплуатации шахт.

В этой связи необходимо создание такого взрывозащшценного электрооборудования, которое бы в принципе не могло оказаться в опасном состоянии при выполнении своей технологической функции, в котором невозможны были бы "преднамеренные изменения конструкции и схемы, позволяющие

продолжать эксплуатацию данных технических систем при многократно возросшей опасности ведения горных работ. Создание неповреждаемых компонентов шахтных участковых систем электроснабжения составляет одно из наиболее перспективных направлений совершенствования шахтного взрыво-защгаценного электрооборудования.

Таким образом, актуальность повышения безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов, являющихся сложными системами, необходимость создания теории безопасного функционирования таких систем очевидны как с точки зрения научного исследования, так и практического применения. Решение этой проблемы должно опираться на аналитические и практические методы исследования, системный подход, позволяющие правильно оценить влияние различных факторов на основные процессы, протекающие в системе. Следует отметать, что особенно необходимы разработки для вновь проектируемого шахтного взры-возащищенного электрооборудования.

Исследования выполнялись в рамках отраслевых планов НИР Минэлек-тротехпрома СССР по теме Д0281069853 (№ гос. регистрации 01.82 9065761, 01.84 0041375, 01.85 0034580), гранту 04-94 за 1994, 1995 гг.

Цель работы - повышение безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов (взрывозащищенного электрооборудования, блоков его управления и защиты).

Идея работы заключается в повышении безопасностаых свойств компонентов шахтных участковых систем электроснабжения за счет увеличения наблюдаемости и упорядоченности их структуры и интенсификации взаимодействий между элементами, оцениваемых понятием «ресурс безопасной эксплуатации», которое определяется с помощью физических показателей безопасности функционирования сложных систем.

Задачи исследований

1. Выявление безопасносгаых показателей человека как элемента шахтной эргатической системы..

2. Выработка перечня безопасностных показателей, характеризующих рабочее место технического персонала, обслуживающего шахтную участковую систему электроснабжения.

3. Разработка обобщенной безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения.

4. Определение ресурса безопасной эксплуатации компонентов и самих шахтных участковых систем электроснабжения, характеризующего структуру исследуемого объекта и физические взаимодействия между его элементами.

5. Выявление показателей ресурса безопасной эксплуатации, позволяющих количественно оценить безопасностные свойства компонентов шахтных участковых систем электроснабжения.

6. Разработка принципов построения структуры компонентов шахтной участковой системы электроснабжения, способствующих повышению безопасности их эксплуатации.

fc

7. Разработка способов интенсификации взаимодействий между элементами компонентов шахтных участковых систем электроснабжения.

8. Создание на основе теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях компонентов шахтных участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности.

Методы исследований. В процессе выполнения работы использовались как общенаучные, так и специальные методы исследований, включая на- | учное обобщение, методы системного анализа, теории графов и дискретной математики, оптимального проектирования и математического моделирования систем. При реализации алгоритма синтеза структуры участковых систем электроснабжения и их компонентов применялся язык программирования Turbo Pascal 7.0, для вычислительных экспериментов использовалась среда | Mathlab 5.2. При выполнении экспериментальных исследований были использованы методы физического моделирования, математической статистики при обработке экспериментальных данных, методы параметрической идентификации созданных моделей с экспериментально полученной информацией.

Научные положения. выносимые на защиту |

1. Условия безопасности человека, определяемые внутренним объемом его гомеостаза, который способен увеличиваться при получении информации, нарушаются под воздействием носителей в вещественном, энергетическом и информационном каналах общения человека с внешней средой: либо велико количество носителя в канале, либо скорость поступления носителей превышает максимально допустимую для человека.

2. Каждая пространственная точка рабочего места обладает опасност-ным потенциалом, который определяется через предельные величины опасного для человека количества носителей в каналах его общения с внешней средой. В совокупности оцасностные потенциалы образуют поля опасности, статические и динамические.

3. Уровень безопасности шахтных участковых систем электроснабжения и компонентов определяется их внутренней информацией, оцениваемой величиной ресурса безопасной эксплуатации. Величина ресурса безопасной эксплуатации одинакова у двух различных систем (компонентов), выполняющих однотипную технологическую функцию и эквивалентных в безопас-ностном отношении.

4. Структурная составляющая ресурса безопасной эксплуатации системы электроснабжения (компонента) характеризует наблюдаемость и упорядоченность структуры системы (компонента), а оперативная составляющая ресурса безопасной эксплуатации - режим работы, учитывающий количество возможных состояний и скорость взаимодействия элементов системы (компонента).

1

5. Любое изменение в конструкции компонента шахтной участковой системы электроснабжения (в том числе с нарушением ПБ) отражается на установленной зависимости между структурной и оперативной составляющими

1 ресурса безопасной эксплуатации, которая позволяет установить необходи-

мые с безопасностной точки зрения конкретные значения данных составляю-

1 щих.

6. Разработаны принципы построения структуры участковой системы электроснабжения и ее компонентов, основанные на увеличении по определенным алгоритмам количества структурной информации, измеряемого числом циклов графа системы (компонента).

7. Разработаны способы интенсификации взаимодействий между составляющими элементами компонентов участковой системы электроснабжения, основанные на повышении насыщенности оперативной информацией данных компонентов.

Обоснованность и достоверность научных положений. выводов и рекомендаций обеспечены корректной постановкой задачи по исследованию безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения; использованием безопасностной модели, адекватность реальным процессам которой подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований; согласованностью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в лабораторных и промышленных условиях; применением современных методик испытаний, оборудования и приборов, методов математического анализа и математической статистики с использованием ЭВМ.

Положительные результаты, полученные при опытной эксплуатации экспериментальных компонентов шахтной участковой системы электроснабжения, использование на практике разработанных рекомендаций подтверждают правильность предложенных технических решений, научных положений и выводов.

Научная новизна работы заключается в:

формулировании условий безопасности человека как элемента шахтной эргатической системы;

разработке основ теории безопасности функционирования компонентов шахтной участковой системы электроснабжения;

разработке обобщенной безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения, позволяющей оценить ресурс безопасной эксплуатации системы;

разработке перечня физических показателей безопасности эксплуатации, характеризующих структуру исследуемого объекта и физические взаимодействия между его элементами;

разработке метода структурного и параметрического синтеза компонентов и самих участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности.

Личный вклад автора заключается в решении проблемы повышения безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов; в анализе зависимости безопасности эксплуатации шахтной участковой системы электроснабжения от насыщенности ее внутренней информацией; разработке показателей безопасностных свойств шахтного взры-возащищенного электрооборудования. Личный вклад автора заключается также в создании принципиально новых конструкгавно-технологических решений для неповреждаемых компонентов шахтных участковых систем электроснабжения, защищенных авторскими свидетельствами. \

Практическое значение работы заключается в разработке принципиально новых научно-обоснованпых рекомендаций по повышению безопасности эксплуатации компонентов шахтных участковых систем электроснабжения; в выборе показателей их безопасностных свойств; в создании и внедре- | нии рекомендаций по безопасной эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения; в совершенствовании взрывозащищенного электрооборудования, в частности, разработке унифицированных схемы управления и устройств диагностирования, блоков максимальной токовой защиты и контроля изоляции.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Определяющее значение работы состоит в получении существенных социального и экономического эффектов, заключающихся в повышении безопасности функционирования шахтных участковых систем электроснабжения.

Рекомендации по безопасной эксплуатации компонентов участковых систем электроснабжения в-виде алгоритмов поиска неисправности взрыво-защшценных пускателей серии ПВИ вошли в «Инструкцию по технической эксплуатации», выпущенную ВПО «Кузбассуголь», и были внедрены на шахтах Кузбасса. Алгоритмы включены также в «Техническое описание и инструкцию по эксплуатации пускателей», выпускаемое ПО «Кузбассэлектромо-тор». Использование рациональных алгоритмов поиска неисправности позволяет практически в два раза повысить ресурс безопасной эксплуатации эрга-таческой системы «пускатель - человек».

Принципы технической реализации устройств диагностирования использованы при создании средств оперативной диагностики пускателей, опытная партия которых была допущена к промышленным испытаниям в газовых шахтах и прошла эти испытания в условиях очистного забоя шахты им. Волкова ОАО «Угольная компания «Северокузбассуголь». Там же был испытан образец взрывозащищенного пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации, получивший малую золотую медаль на торгово-промышленной выставке «Кузнецкая ярмарка» (г. Кемерово, 1999 г.).

Разработанные средства технического диагностирования взрывозащи-щенных коммутационных аппаратов повышают упорядоченность данных

технических систем, ресурс безопасной эксплуатации разработанного пуска»

У

теля, который приобрел свойства неповреждаемости, примерно в 50 раз выше ресурса базового образца.

Разработанные рекомендации по структурному синтезу были использованы в энергопредприятии «Кемеровская горэлекгросеть», что позволило повысить надежность работы оперативно-диспетчерской службы.

Полученные результаты нашли также применение в учебном процессе при изучении раздела «Электробезопаспость» курса «Теоретические основы электротехники» студентами специальностей: 100400 «Электроснабжение» и 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Апробаиия работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на П1, IV, V, VI научно-технических конференциях, проводимых НИИ ПО «Кузбассэлеюромотор» (г. Кемерово, 1982, 1984, 1986 и 1989 гг.), на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г. Кемерово, 1982 г.), на семинаре ме-хашнсов-инспекгоров Госгортехнадзора СССР (г. Кемерово, 1985 г.), на семинарах «Безопасное применение электроэнергии на угольных шахтах», проводимых ВостНИИ (г. Кемерово, 1984 и 1985 гг.), на заседании секции исследования и конструирования электрических машин и аппаратов НИИ ПО «Куз-бассэлекгромотор» (г. Кемерово, 1987 г.), на секции Минуглепрома СССР (г. Донецк, 1990 г.), на П семинаре по угольному машиностроению Кузбасса, проводимому в Институте угля СО АН СССР (г. Кемерово, 1991 г.), на 12 и 13 Международных конференциях 1САМС (Польша, г. Гливице, 1995 г. и Словакия, г. Кошице, 1998 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки» (г. Кемерово, 1998 г.), на П и Ш Международных научно-практических конференциях «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 1998 г. и 2000 г.), на научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации» (г. Новокузнецк, 1998 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы электроснабжения и электросбережения горнорудных и металлургических предприятий» (г. Новокузнецк,

2000 г.), Третьей Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск,

2001 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава КузГТУ (г. Кемерово, 1982-2003 гг.).

Разработанный образец взрывозащищенного пускателя получил малую золотую медаль на торгово-промышленной выставке «Кузнецкая ярмарка» (г. Кемерово, 1999 г.).

Публикаиии. По теме диссертации всего опубликовано 77 печатных работ, в состав которых входят монография и восемь авторских свидетельств на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и содержит 302 страницы машинописного текста, 107 рисунков, 46 таблиц, список литературы из 235 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большой вклад в исследование безопасности функционирования шахтного взрывозащищенного электрооборудования внесли такие ученые, как Ю.Г. Бацежев, А.Ф. Бородкин, Б.Н. Ванеев, J1.B. Гладилин, B.C. Дзюбан, А.Г. Ихно, П.Ф. Ковалев, В.П. Колосюк, P.M. Лейбов, AB. Ляхомский, Г.В. Мин-дели, В.П. Муравьев, М.И. Озерной, Г.И. Разгильдеев, Я.С. Риман, П.Л. Светличный, В.И. Серов, В.Г. Соболев, В.Г. Фролкин, Н.Ф. Шишкин, А.Н. Шпи-ганович, В.И. Щуцкий и др.

Проблемам синтеза, моделирования сложных систем посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных ученых, среди которых В.И. Вернадский, Л.Н. Гумилев, Э. Шредингер, Л. Бриллюэн, Н. Винер, В.М. Глуппсов, А.Н. Колмогоров, И. Пригожин, Г. Хаген, М. Эйген, Р.У. Эшби, A.A. Ляпунов, H.H. Моисеев, Р.Ф. Абдеев, Б.И. Кудрин, В.В. Солодовников, А. Мовшовитц, Н. Рашевски и многие другие.

Полученные этими авторами результаты позволили сделать вывод о том, что понятие «безопасность» возникает на определенном уровне развития материи в результате ее самоорганизации и самоуправления. Уравновешенность человека с условиями внешней среды означает появление его гомеоста-за.

Условной границей области гомеостаза является гиперповерхность в пространстве параметров внешней окружающей среды. Состояние безопасности человека в данный момент времени можно определить как нахождение изображающей точки внутри области его гомеостаза.

Любой переход изображающей точки из области гомеостаза означает гибель человека и представляет собой абсолютно опасное состояние, возникающее вследствие воздействия опасного фактора.

Перемещение изображающей точки внутри области гомеостаза с большой скоростью либо нахождение этой точки в пограничной зоне гомеостаза определяют потенциально опасные состояния, которые характеризуются воздействием вредного фактора.

Человек способен находиться в безопасном состоянии благодаря восприятию информации о состоянии внешней среды и использованию этой информации для выработки ответных реакций, содействующих сохранению безопасности. При получении очередной порции информации границы гомеостаза раздвигаются, увеличивая его внутреннюю область.

Условия безопасности человека могут нарушаться под воздействием носителя в каждом из каналов его общения с внешней средой - вещественного, энергетического или информационного: либо к человеку поступило слишком большое (опасное) количество носителя, либо скорость поступления этих носителей превышает максимально допустимую для человека.

Таким образом, условия безопасности человека можно описать следующими неравенствами:

Ш,

Щ<Ъм: 0)

¿V, (АУЛ

№

(2)

0<Ь<1ы; -¡г<Г^Г > (3)

где И*/, Ру, количество, поступающих к человеку энергии, вещества и

информации, соответственно; г, у, к - текущие индексы, означающие, соответственно, вид энергии, тип вещества, источника информации; м - индекс, обозначающий максимально допустимое для человека значение параметра; Рш -безопасная для человека максимальная мощность энергетического воздействия.

Для характеристики поражающих факторов разной природы использованы относительные опасностные потенциалы: энергетический ((>цг, вещественный (ру и информационный (р1. Для произвольной точки р в вероятной зоне поражения можно записать:

<Ржр = £ ь (4)

/=1 /=1

<Рур = ЪЪ ТГ^; (5)

/1=1 _/Л1

ъЛЬ'-р-. <*>

<7=1 к=1 ]см

где в числителе указаны поступающие энергия, вещество и информация от различных субстратов опасности, в знаменателе - безопасные для человека максимальные значения энергии, вещества и информации.

Опасностный потенциал не имеет размерности и показывает превышение фактора опасности над возможностями человека. Для получения комплексной оценки наличия опасности для человека в любом месте горной выработки шахты от компонентов шахтной участковой системы электро-

снабжения используется интегральный опасностный потенциал в произвольной точке р:

<Рр=<РЖр+<РУр+<Р1р- (7)

В условиях безопасности <Рр< 1, при <Рр~2: 1 - состояние опасное.

Множество точек с определенными опасностными потенциалами образуют поля опасности, статические и динамические.

Принято считать, что система безопасна, если каждое возможное ее состояние прогнозируемо, а неисправные состояния системы приводят к немедленному прекращению ее функционирования.

Взаимозависимость безопасности функционирования сложной системы и насыщенности ее внутренней информацией справедлива и для компонентов шахтных участковых систем электроснабжения. В данном случае под понятием «информация» подразумеваются как особенности структуры (структурная информация), так и различного рода физические взаимодействия между элементами, объединяемые общим понятием «оперативная информация».

Для оценки внутренней информации шахтной участковой системы электроснабжения и ее компонентов разработана безопасностная модель, в которой структурная информация 1Стр характеризует топологию системы,

упорядоченность связей между элементами, а оперативная информация 1оп оценивает потоки информации, которые циркулируют по данным связям с различной скоростью.

Оба указанных вида информации составляют внутреннюю информацию, которая определяет ресурс безопасной эксплуатации системы (компонента). Общая структура безопасностной модели показана на рис. 1.

Наиболее общие безопасностные свойства технических систем могут быть определены из анализа их структуры.

При анализе структуры системы принято следующее допущение: наличие связи между двумя элементами свидетельствует о потенциальной возможности максимального наполнения ее оперативной информацией (передаче максимальной оперативной информации, в том числе тестового сигнала или сигнала отклика на тест). Обратная связь, включенная вокруг одного элемента, является связью самоконтроля и позволяет реализовать свойство самоидентификации данного элемента. В дальнейшем обратные связи и связи самоконтроля объединены общим понятием контурных связей - циклов.

Для оценки структурных свойств, в той или иной мере определяющих структурную информацию, используются следующие показатели:

коэффициент структуры, характеризующий ее разветвленность:

к = Кст

-Рм

м

коэффициент связи, характеризующий цикличность связей структуры:

■ = (9)

где Рос - количество обратных связей; рск- количество связей самоконтроля.

Однако приведенные коэффициенты отражают лишь внешние признаки структуры системы, не показывая, в частности, различий между обратными связями и связями самоконтроля, местоположение обратной связи в системе, не определяют избыточности количества структурной информации.

Рис. 1. Структура безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения и ее компонентов

Для более полного описания неизменной во времени структуры стационарной системы при отсутствии внешних воздействий (возмущающих и управляющих) использовано матричное уравнение

у(к)=Мх(к),

(10)

где у{к) - столбцовая матрица сигналов наблюдения за структурой; х(к) -столбцовая матрица единичных внутренних параметров элементов; М = уПу\ - квадратная матрица передач наблюдения, характеризующая постоянную во времени входную связность элементов структуры системы.

Матрица наблюдений М является транспонированной матрицей смежности вершин Ма - [ту] ориентированного графа, соответствующего системе электроснабжения (компонента), строки и столбцы которой соответствуют вершинам графа.

Элементы матрицы Шу могут принимать значения «О» или «1»: если между вершинами есть связь системы (независимо от ее характера - энергетическая, вещественная или информационная, положительная или отрицательная обратная связь), на пересечении соответствующих строки и столбца ставится «1» (в строке, соответствующей номеру вершины, от которой направлено ребро, и в столбце, соответствующем номеру вершины, к которой направлено ребро), если связи нет, - «О».

Под понятием «наблюдаемость структуры», которое может быть рассмотрено как частный случай понятия «наблюдаемость системы», введенного Р. Калманом, понимается насыщенность соответствующего ей графа путями -конечными чередующимися последовательностями вершин и ребер вдоль их направлений. Чем больше путей в графе системы, тем выше потенциальная возможность определения технического состояния каждого из элементов и системы в целом.

В соответствии с теоремой Р. Калмана ранг матрицы смежности вершин можно использовать в качестве характеристики наблюдаемости структуры. Для полностью наблюдаемой структуры, в которой существуют пути между всеми вершинами, ранг матрицы смежности вершин равен количеству вершин графа $м: гапк(Л/е ) = зм; для неполностью наблюдаемой структуры хапк{Мд) <

Для удобства оценка наблюдаемости структуры произведена с помощью показателя смежности:

л_хтк(Мд)

С точки зрения безопасности полную наблюдаемость структуры можно определить как возможность центрального элемента системы (человек, блок управления технической системы) контролировать с помощью имеющихся информационных обратных связей состояние периферийных элементов, обладающих, в свою очередь, функцией самоидентификации за связей самоконтроля. При полной наблюдаемости центральный элемент может получить сигнал о состоянии каждого элемента системы.

С другой стороны, перенасыщенность связями может привести к излишнему дублированию, сбоям и ненадежной работе системы, а следовательно, к снижению наблюдаемости структуры, таким образом, показатель смежности является характеристикой необходимого (с точки зрения безопасности функционирования системы) количества структурной информации.

След матрицы смежности вершин характеризует свойство самоидентификации системы, которое заключается в невозможности функционирования системы при ее неисправных элементах:

бР(ад-р«. (12)

При оценке безопасностных свойств структуры сложных систем важное значение имеет снижение перегрузки отдельных ее элементов, особенно операторов в эргатических системах. В связи с этим в качестве характеристики равномерности использования связей введен показатель - энтропия структуры Н(р), увеличивающаяся при равномерном распределении ребер р между вершинами я графа:

Ям

Н{р) = -^Х11о%2Х1, (13)

/=1

*м

где Я,-- частота использования ребер /-ой вершины, причем

/=1

Я / = Р1 - число ребер / - ой вершины (ранг / - ой вершины); ру- сумма РЪ

рангов вершин.

При малой энтропии ребра сконцентрированы вокруг одной вершины (при неисправности элемента, соответствующего данной вершине, вся система выходит из строя), при идеальном распределении ребер между вершинами все частоты одинаковы, при этом Нм{р) = \о%2 $м имеет максимальное значение.

Упорядоченная структура системы реализуется при максимальных значениях показателя смежности и энтропии структуры, поэтому для характеристики упорядоченности структуры комплексный структурный показатель:

в = А-Щр). (14)

Упорядоченность можно определить как отсутствие централизации структуры при ее максимальной энтропии. Максимальная упорядоченность возникает при полной наблюдаемости графа системы с большим количеством вершин: = 1(^2 хм, обеспечивая полную децентрализацию структуры.

Анализ обобщенных структур компонентов шахтных участковых систем электроснабжения позволяет сделать вывод о том, что:

наибольшее влияние на показатель смежности оказывает наличие связей самоконтроля и обратных связей в периферийных элементах, т.е. данный показатель оценивает распределенность управления в системе по уровням иерархии;

увеличение количества циклов в графе структуры приводит к повышению структурной организации - наблюдаемости и упорядоченности.

Динамику безопасностной модели придает движение оперативной информации. Оперативная информация в виде различных взаимодействий между элементами циркулирует с конечной скоростью по циклам структуры, меняясь в каждый момент времени, поэтому следует говорить о насыщенности связей оперативной информацией, под которой понимается любое взаимодействие (количество оперативной информации) между элементами системы в единицу времени.

Количество оперативной информации всех путей графа (циклов и сквозных путей) определяется по формуле К. Шеннона:

QlM

h= - Л Pik 1°§2 Pik, бит, (15)

где pik - вероятность к -то состояния системы в / - м пути ее графа; QlM~

количество возможных состояний системы в / - м пути ее графа.

При расчете насыщенности связей оперативной информацией учитывается скорость определения технического состояния (скорость циркуляции оперативной информации) в данном цикле или скорость прохождения оперативной информации по отдельному сквозному пути с помощью формулы

с"1, (16)

11

где Т[- время определения технического состояния в / - м пути.

Насыщенность системы оперативной информацией определяется по формуле

Уои=Ы=РП, (17)

где Р- диагональная матрица вероятностей получения достоверной оперативной информации путей; F - диагональная матрица средних скоростей циркуляции оперативной информации в путях; I - столбцовая матрица оперативной информации путей.

За показатель оперативной информации принимается сумма элементов главной диагонали диагональной матрицы насыщенности системы - комплексный оперативный показатель:

1м

D=Yvl, бит/С, (18)

/=1

где 1М - количество путей в графе системы.

При Ti > TlM, где Т\м- максимально допустимое время определения состояния анализируемого компонента системы в / -м пути ее графа, неизбежны нарушения ПБ, которые совершаются персоналом в целях скорейшего ввода системы в работу. С учетом данного неравенства необходимо выполнение условия

Л >Лмин, (19)

где f\мш ~ минимальная скорость определения состояний системы при неизменности ее структуры.

Структурная и оперативная информации взаимозависимы: с одной стороны, при широкой разветвленности связей потенциально возможны большие потоки оперативной информации, с другой стороны, при определенной насыщенности связей оперативной информацией возможны изменения топологии системы. Общий вид зависимости оперативной информации 1оп от уровня наблюдаемости структуры, оцениваемого показателем смежности А, приведен на рис. 2.

Рост наблюдаемости структуры связан с возрастанием количества структурной информации Icmp, при этом увеличивается и насыщенность оперативной информацией в системе. Различного рода усовершенствования эксплуатируемой технической системы могут приводить к скачку оперативной информации (участок аЪ) кривой 1 либо к монотонному возрастанию оперативной информации (участок Ъс).

Для нового образца технической системы (с новым принципом функционирования, на новой элементной базе, т.е. с увеличенными объемами оперативной информации и скоростью ее циркуляции) рассматриваемая кривая пойдет выше (кривая 2).

Полностью наблюдаемая структура сложной системы при А = 1 позволяет резко увеличить количество оперативной информации (участок cet), хотя могут существовать и локальные оптимумы структуры (например, точка Ъ). Дальнейшее насыщение структуры технической системы связями приводит к возникновению избыточной структурной информации (участок dé).

При увеличении насыщенности оперативной информацией кривые подобны кривым 1 и 2, но идут выше.

Нарушения ПБ, сопровождаемые изменениями схем технической системы, а следовательно, резким уменьшением количества структурной информации, соответствуют участкам af и ag: падает наблюдаемость структуры и насыщенность ее оперативной информацией.

hn, бит

1 \

- hn2

~ Ion J 2/ Ь d с

а 1 ->

О

cmpj

1

Рис. 2. Зависимости изменения оперативной информации от уровня наблюдаемости структуры системы

Анализ зависимости А = У(^) при разных значениях скорости движения оперативной информации в путях компонента системы электроснабжения показан на рис. 3.

Зависимости структурной информации от оперативной для всех систем имеют одинаковый характер. Причем можно выделить области насыщения при показателе А = 1. Показатель И на построенных зависимостях непрерывно возрастает, что соответствует увеличению насыщенности оперативной информацией системы.

Снижение показателя смежности А после области насыщения свидетельствует о том, что структура системы переполнена избыточными связями. Предпочтительным для системы значением показателя £) является его максимальное значение при А = 1. В реальных системах максимальное значение показателя смежности практически недостижимо.

Для оценки всей внутренней информации системы, определяющей безопасность ее функционирования, введено понятие ресурса безопасной

эксплуатации, значение которого формируется и структурными, и оперативными показателями:

Я = 00. (20)

А

0 50 100 150 200 250 300 350

Рис. 3. Зависимость структурной информации от информации оперативной при различной скорости циркуляции оперативной информации

На рис. 4 приведены графики ресурса безопасной эксплуатации для двух условных систем с различными структурными и оперативными характеристиками: очевидно, что безопасность первой системы выше. Максимум ресурса соответствует системам с упорядоченной структурой, для которой реализована максимально возможная (экономически целесообразная) насыщенность связей оперативной информацией.

Можно предположить, что в безопасностном отношении являются эквивалентными две системы электроснабжения с разными структурами и насыщенностью связей оперативной информацией, которые выполняют одну и ту же технологическую функцию и имеют одинаковое значение ресурса безопасной эксплуатации.

Достаточно обширная область полной наблюдаемости структуры расположена между начальной точкой полного наблюдения а и конечной точкой полного наблюдения Ъ. Энтропия структуры Н(р) также зависит от уровня наблюдаемости: в точке Ь данный показатель может быть ниже из-за неравномерного распределения связей, чем в непосредственной близости от данной точки.

Пределом ресурса безопасной эксплуатации является выражение

1о82б£

где Ох - количество распознаваемых системой состояний, равное сумме состояний всех элементов системы; Т - время распознавания технического состояния системы.

Л ,бит/сек Л

бит

Рис. 4. Графики ресурса безопасной эксплуатации сложных систем

Информационная нагрузка отдельного j - го элемента Яу системы определяется двумя составляющими - структурной, учитывающей количество связей, задействованных с данным элементом, и оперативной, определяющей насыщенность этих связей оперативной информацией:

(22)

где Л у - частота использования связей ] - го элемента; Dj - оперативный показатель ) - го элемента.

М ,

/=1

(23)

где Рр - вероятность получения достоверной оперативной информации в / -м пути; /р - скорость циркуляции оперативной информации в /' -м пути;

/у/ - количество оперативной информации в / -м пути.

Безопасностная модель позволяет оценить влияние несанкционированных изменений структуры, происходящих в следующих случаях:

1) при нарушении субординации в эргатических системах, когда команды верхних уровней иерархии поступают на нижние, минуя среднее звено;

2) при преднамеренных изменениях схемы управления технических систем, позволяющих в целях быстрейшего ввода последних в действие исключение различных блокировок и защит.

Таким образом, уровень безопасности эксплуатации шахтаых участковых систем электроснабжения и их компонентов может быть оценен с помощью интегральных показателей, а также частных физических показателей, относящихся к энергетической, вещественной и информационной группам.

В качестве интегрального показателя использована относительная энтропия системы электроснабжения, измеряемая в баллах:

Ног = 1,441п

\ ]

(24)

/

где с1]2- удельный способ возникновения опасного состояния при неисправности у -х распределенных объектов (элементов) г -вида системы; - линейная протяженность у -х распределенных объектов (элементов) г -вида

системы; X Аг - число путей возникновения опасных состояний при неис-/

правности / -х сосредоточенных элементов г -вида системы.

Перечень безопасностных показателей приведен в табл. 1.

Структурный и параметрический синтез шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов заключается в насыщении структур циклами, а связей их элементов - оперативной информацией до момента снижения показателя смежности при нахождении в области полной наблюдаемости.

Структурный синтез имеет различные аспекты у технических и эргатических систем. Так как в большинстве случаев к техническим элементам можно подключить достаточно большое количество других элементов, параметр энтропии структуры не является лимитирующим. В связи с этим структурный синтез компонентов систем электроснабжения повышенного уровня безопасности может заключаться лишь в увеличении юс наблюдаемости, а также в снижении выделяемых в исследуемой точке р опасностных потенциалов, которые задаются соответствующими матрицами, сопоставленными с матрицей смежности вершин.

Целью повышения наблюдаемости является достижение полностью наблюдаемой структуры системы, а в качестве критерия использовано максимальное значение показателя.

Таблица 1

Перечень показателей безопасностных свойств системы электроснабжения и ее компонентов

Наименование показателя Характеризуемое свойство

Интегральные показатели

Относительная энтропия системы Безопасность конструкции системы

Интегральный опасностный потенциал Безопасность конструкции системы

След матрицы смежности вершин Самоидентификация элементов

Показатель смежности Наблюдаемость структуры

Число выполняемых функций Сложность конструкции системы

Энтропия структуры Равномерность нагрузки элементов структуры

Комплексный структурный показатель Упорядоченность структуры

Комплексный оперативный показатель Насыщенность структуры оперативной информацией

Ресурс безопасной эксплуатации Безопасность конструкции системы

Количество дублирующих подсистем Выживаемость

Практический стоимостной критерий Экономическая эффективность системы

Энергетические показатели

Энергетический опасностный потенциал Уровень совершенства системы

Мощность энергетического выброса системы Энергетическая насыщенность системы

Энергия, выделяемая от системы Энергетическая насыщенность системы

Информационные показатели

Информационный опасностный потенциал Уровень совершенства системы

Информационная нагрузка человека в системе Уровень диагностической обеспеченности системы

Суммарный объем информации, получаемый от системы, бит Информационная насыщенность системы

Объем информации, получаемый от отдельных узлов системы, бит Информационная насыщенность системы

Процесс повышения наблюдаемости структуры разбит на два этапа: 1) достижение максимального значения показателя смежности А при минимуме вводимых связей рв\

(25)

2) упорядочение структуры системы с насыщением ее связями самоконтроля и обратными связями при сохранении полученного значения показателя А:

А - const;

Sp (MG)-*sM; (26)

Рос Роем»

где Роем - максимальное количество обратных связей в системе.

Для эргатических систем существуют ограничения в количестве подключаемых источников информации к человеку-оператору, стоимости каналов связи, поэтому структурный синтез таких систем может заключаться в повышении их упорядоченности, в минимизации материальных затрат на организацию данных связей.

Для количественной оценки топологии различных вариантов эргатиче-ской системы разработан практический стоимостной критерий:

= rain, (27)

где Су - стоимость структурной информации (в условных единицах). Определение Cs производится по следующему выражению:

Cs=Y.Xj'Cj, (28)

/=1

где Сj - элементы матрицы стоимостей размера sM х SM, являющиеся стоимостями связей j -го элемента с остальными элементами системы.

С целью сравнения упорядоченности структур были исследованы сотовые, звездные и иерархические системы. Анализ показывает, что для достижения полной наблюдаемости иерархическая структура требует менее всего

связей; сотовая структура позволяет добиться максимальной упорядоченности; в упорядоченных сотовых ячейках за счет большого количества циклов обеспечивается наибольший ресурс безопасной эксплуатации.

Цель параметрического синтеза системы заключается в получении наибольшего оперативного показателя I), максимум которого обеспечивается увеличением количества оперативной информации в системе и скорости ее циркуляции при повышенной надежности функционирования за счет использования современных полупроводниковых приборов большой степени интеграции:

(2"

где Ам - максимальное значение показателя смежности, полученное в результате повышения наблюдаемости структуры системы; Ом - максимальное

значение оперативного показателя системы, соответствующее^.

На основе разработанной безопасностной модели был проведен анализ компонентов шахтной участковой системы электроснабжения. Графы рассмотренных систем представлены в табл. 2.

Исходным для анализа явился граф взрывозащшценного пускателя серии ГТВИ (изображенный на первой позиции в табл. 2), как наиболее распространенный в угольных шахтах, где 1- коммутирующая цепь, 2 -датчики тока, 3 - блок токовой защиты, 4 - блок максимальной токовой защиты (МТЗ), 5-блок защиты от утечки (БЗУ), 6 - блок управления, 7 - датчик утечки, 8 -внешняя кнопка «Стоп», 9 - пульт дистанционного управления (ПДУ), Ю -взрывобезопасная оболочка. Данный пускатель обладает невысокими значениями структурных показателей и информационной насыщенности, приведенными в табл. 3, что подтверждается на практике его недостаточными надежностью и ремонтопригодностью.

Техническая система обладает свойством неповреждаемости, когда при невыполнении безопасностной функции показатель смежности снижается до нуля, что соответствует разрыву всех путей циркуляции оперативной информации в системе. Результаты расчетов позволяют сделать вывод: пускатели серии ПВИ не обладают свойством неповреждаемости, что позволяет им функционировать с нарушением безопасностных свойств.

Доминирующим фактором, влияющим на появление неправильных действий обслуживающего персонала, является ремонтопригодность, так как она объективно определяет уровень требований к квалификации персонала, условиям ремонта. Одним из показателей ремонтопригодности взрывозащи-щенного электрооборудования является время его восстановления.

Для сокращения времени восстановления была использована наименее трудоемкая и быстрореализуемая операция, не затрагивающая структурной основы, - разработка рациональных алгоритмов поиска неисправности.

Таблица 2

Графы компонентов шахтной участковой системы электроснабжения

1. Взрывозащищенный пускатель серии ПВИ

2. Структура эргатической системы «взрывозащищенный пускатель - человек со знанием алгоритмов поиска неисправности»

3. Взрывозащищенный пускатель с устройством диагностирования

4. Устройство диагностирования

11- устройство диагностирования

1 - генератор прямоугольных импульсов, 2 - адресный счетчик, 3 -счетчик сброса, 4 - дешифратор, 5 индикатор, 6 - мультиплексор, 7 -преобразователь сигнала_

5. Эргатическая система «взрывозащищенный пускатель с устройством диагностирования -человек»

6. Пускатель с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации

6 - блок управления и диагностики

Продолжение табл. 2

7. Структура эргатич системы «взрывозащш пускатель с повышенны сом безопасной эксплуг человек» Обмкт жютсенио обеяужкмяяя и ремонта "A TÍ \ °<ЫА А 'IV Л. js Jn/E^&yv МГ> Tu ®ХзГ/ еской ценный м ресур-ггации- /АЖОЛ > Чеяомк 11 8. Блок управления и диагностики 1 - микроконтроллер, 2 - ПЗУ, 3 -входной мультиплексор, 4- дешифратор адреса входа, 5 - промежуточный регистр, 6 - выходной инвертирующий буфер, 7 - 11 - блоки регистров индикации и индикаторов

9. Блок МТЗ © 1 -непосредственно пускатель, 2 -датчик максимальных значений тока, 3 - исполнительное электромеханическое реле, 4 - кнопка «Взвод МТЗ » 10. Усовершенствованный блок МТЗ с —® \ N. ; I, П, ГП, IV у 1 - непосредственно пускатель; 2, 3 -датчики максимальных значений тока; 4 - датчик величины тока; 5 - узел сравнения; 6 - триггер; 7 - узел памяти; 8 - кнопка «Взвод МТЗ»; 9 - генератор прямоугольных импульсов

11. Блок защиты от утечек 1 -непосредственно пускатель, 2 -датчик утечки, 3-усилитель, 4 -электромеханическое реле аварийной уставки, 5 - электромеханическое реле предупредительной уставки, 6 - кнопка «Проверка» 12. Усовершенствованный БЗУ „ 1/ с(з) V?) 1 - непосредственно пускатель; 2 - повышающий трансформатор; 3, 4 - цепи первого и второго оптронов, соответственно; 5 - генератор прямоугольных импульсов; 6 - выходной буфер; 7 -кнопка «Проверка БЗУ»

Структура эргатической системы «взрывозащшценный пускатель - квалифицированный электрослесарь (со знанием алгоритмов)» (вторая позиция табл. 2) является подвижной, так как в процессе ремонта человек может обратиться к любому элементу пускателя. Знание рациональных алгоритмов поиска неисправности приводит к значительному сокращению количества циклов открывания - закрывания быстрооткрываемой крышки г пускателя за один ремонт.

Предложенные методы структурного и параметрического синтеза позволили разработать устройства диагностирования, предназначенные для безопасного, быстрого и безошибочного отыскания неисправности и контроля работоспособности в условиях эксплуатации электрооборудования в шахтах, опасных по газу и пыли, а также для ограничения требований к квалификации обслуживающего персонала.

Созданные устройства диагностирования позволяют: за счет наличия искробезопасного независимого источника питания диагностировать элементы аппаратов при открытой их крышке; диагностировать различные типы аппаратов с помощью блока выбора программы и матрицы памяти; реализовать прогнозирующий характер диагностирования; идентифицировать работника, производящего техническое обслуживание и ремонт аппаратов, а также использовать устройство диагностирования в качестве ключа замка быстрооткрываемой крышки пускателя.

Граф одного из вариантов устройства диагностирования изображен на четвертой позиции табл. 2, блок-схема - на рис. 5.

Съемный корпус устройства диагностирования, подключаемый к контрольным точкам пускателя с помощью штепсельного разъема, устанавливается во взрывозащитной оболочке пускателя, напротив окна в быстрооткрываемой крышке. Корпус крепится с помощью зажимной скобы штепсельного разъема.

Блок-схема состоит из блока согласования, включающего в себя подсоединяемые к элементам пускателя 1 с помощью штепсельного разъема Х\, ..., Хп датчики неисправностей 2, а также блока распознавания. Информация о техническом состоянии пускателя считывается с индикатора 7 через окно 10 в быстрооткрываемой крышке 11 пускателя при освещении источника питания 8, в качестве которого используется фотобатарея, головным аккумуляторным светильником 12, т.е. световой поток светильника 12 используется как для освещения фотобатареи, так и для считывания информации с индикатора?.

Работа устройства диагностирования, с одной стороны, уменьшает время поиска неисправности, с другой - его использование изменяет структурную организацию системы, образуя новые пути прохождения оперативной информации внутри системы за счет образования новых циклов, включающих человека - оператора (пятая позиция табл. 2).

I I

Рис. 5. Блок-схема встроенного устройства диагностирования: 1 - элементы пускателя, 2 - датчики неисправностей, 3 - коммутатор, 4 - блок счетчиков, 5 - генератор тактовых импульсов, 6 - дешифратор, 7 - цифровой двухразрядный индикатор, 8 - источник питания, 9 - нормально замкнутый контакт контактора, 10 - прозрачное для света окно, 11 - быстрооткрываемая крышка пускателя, 12 - головной аккумуляторный светильник

После повышения наблюдаемости структуры пускателей серии ПВИ была получена блок-схема, показанная на рис. 6. Граф разработанного пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации изображен на шестой позиции табл. 2.

Принцип работы схемы пускателя заключается в непрерывной генерации блоками защит и ПДУ частотных сигналов, отличающихся друг от друга периодом следования импульсов, и обегающем контроле и анализе их с помощью блока управления и диагностики БУД.

При исправном состоянии блоков защит, а также исправных токоприемнике и кабеле происходит генерация определенной совокупности частот А{/1}, при возникновении аварийного режима или неисправности какого-либо блока пускателя образуется новая совокупность частот В{/}}, отличающаяся отА{/}}, а потому приводящая к отключению контактора К по команде БУД. Таким образом, генерирование частот в нормальном режиме исключает вероятность закорачивания или обрыва цепей блоков защит.

Техническое состояние пускателя контролируется БУД, который анализирует поступающие к нему частотные сигналы (либо отсутствие сигнала от

определенного блока), а также состояние блока КК и передает информацию о техническом состоянии, включениях-отключениях пускателя на свой пятиразрядный цифровой индикатор, дополненный тремя светодиодами, и внешней системе контроля.

Рис. 6. Блок-схема пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации: <2 ~ разъединитель; К - контактор; МТЗ - блок максимальной токовой защиты; ТЗП - блок токовой защиты от перегрузки; ТА 1, ТА 2 -трансформаторы тока; БЗУ - блок защиты от утечек; ПДУ - пульт дистанционного управления; БУД - блок управления и диагностики; КК - блок контак-торной катушки; БП - блок питания

^

Разработанный пускатель имеет усовершенствованные блоки, также отличающиеся повышенным ресурсом безопасной эксплуатации, - БУД (восьмая позиция табл. 2), МТЗ (десятая позиция табл. 2) и БЗУ (двенадцатая позиция табл. 2).

Блок МТЗ с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации обладает следующими преимуществами:

1) не разрешает закоротку своих выходных зажимов, так как при этом выходная частота блока равна нулю;

2) включение пускателя происходит лишь при выработке сигнала с частотой включения;

» I

3) имеет тройную защиту при срабатывании от короткого замыкания.

БЗУ с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации производит предварительный контроль состояния изоляции рудничного электрооборудования (при отключенном контакторе пускателя), а также осуществляет контроль изоляции и при включенном контакторе пускателя. Кроме того, блок имеет возможность непосредственного замера сопротивления изоляции кабеля и токоприемника при высоком оперативном напряжении (до 1000 В).

БУД разработан на основе микроконтроллера серии МБС-51, что дает большую гибкость алгоритму его работы. Электрическая схема БУД представлена на рис. 7.

Основными элементами схемы являются: однокристальный микроконтроллер ДО 1, триггер Шмитга ДД 2.1, регистр-защелка младшего байта адреса ДО 3, ПЗУ ДД 4, мультиплексор ДД 5, дешифратор ДД 6, промежуточный регистр ДД 7, выходной инвертирующий буфер ДД 8.1, регистры индикации ДД 9 - ДД 13, светодиодные индикаторы НС 1 - НО 5.

Нарушения ПБ, связанные с изменением структурной схемы, в пускателе с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации невозможны, следовательно, все основные блоки данного коммутационного аппарата обладают свойством неповреждаемости.

Рассчитанные показатели ресурса безопасной эксплуатации для нового пускателя, приведенные в табл. 3, значительно превосходят аналогичные показатели имеющихся пускателей серии ПВИ.

Проведенное повышение наблюдаемости структуры системы электроснабжения очистного забоя позволило получить схему, показанную на рис. 8: прямые связи означают поступление электроэнергии от подстанции через автоматические выключатели и пускатели к токоприемникам, обратные связи команды управления на коммутацию пускателей или автоматов, петли - самоконтролируемые компоненты схемы.

Упорядоченность данной структуры возросла по сравнению с используемой в настоящее время на 21 %. Использование разработанных компонентов повышенного уровня безопасности позволяет повысить ресурс безопасной эксплуатации схемы электроснабжения очистного забоя угольной шахты более чем в 50 раз.

Разработанный метод структурного синтеза был использован для преобразования оперативно-диспетчерской службы энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть», осуществляющего электроснабжение шахт г. Кемерово. На основе вычислительного эксперимента произведен экономический анализ вариантов структур энергопредприятия: практический стоимостной критерий снизился в 2,946 раза, упорядоченность новой структуры возросла почти в два раза, показатель насыщенности оперативной информацией повысился в 1,3 раза, а ресурс безопасной эксплуатации в усовершенствованной структуре диспетчерского управления увеличился более чем в два раза.

Р50С31ВН

мои т

ГЧ.4 N5

гм

нл

ИТ

ш

Г22

¿¿I

масс

да*>1 мню «г»

ЭР*» ПРЯН

пищ

А1

ОШ К153ЭИР27

НС1

й

3

ЛЬСЗЗЗБ!

+ау

УТ1 КТ972 К| [

Рис. 7. Электрическая схема блока управления пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации

Таблица 3

Сравнительный анализ шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов

Система к Лст к А Бр(3/С) Н(р) в А бит/с к, бит/с

Пускатель серии ПВИ 1,4 0,5 0,6 0 3,1 1,86 22,16 41,22

Пускатель с устройством диагностирования 2,09 0,55 0,64 1 3,28 2,09 27,44 57,35

Пускатель с повышенным ресурсом 2,2 1,3 0,7 5 3,05 2,14 951,5 2036,21

«Пускатель - человек со знанием алгоритмов» 1,73 * 0,68 1 3,21 2,19 44,32 97

«Пускатель с устройством диагностирования -человек» 2,83 * 0,67 2 3,38 2,26 45,22 102,2

«Пускатель с повышенным ресурсом - человек» 2,27 * 0,76 6 3,149 2,39 987 2358,93

Блок МТЗ 1 0,25 0,75 0 1,906 1,42 13,5 19,17

Блок защиты от утечек 1,33 0,5 0,667 0 2,483 1,656 40 66,24

Усовершенствованный блок МТЗ 1,44 0,67 0,67 0 3,056 2,04 92,9 189,5

Усовершенствованный БЗУ 1,44 0,57 0,714 0 2,709 1,93 76,64 147,9

Устройство диагностирования пускателя 2,4 0,8 0,714 2 2,595 1,85 211,36 391

Блок управления и диагностики усовершенствованного пускателя 1,55 0,18 0,273 0 3,185 0,87 5183 4509,21

Схема электроснабжения очистного забоя 1,68 0,68 0,737 0 4,01 2,955 90,83 268,4

Схема электроснабжения очистного забоя с компонентами повышенного уровня безопасности 2,26 1,26 0,895 11 3,994 3,575 3885,8 13891,84

* - параметры не определялись.

Рис. 8. Граф схемы электроснабжения очистного забоя угольной шахты с компонентами повышенного уровня безопасности: 1 - передвижная участковая подстанция; 2, 10 - автоматические фидерные выключатели; 3, 5, 7,11, 13, 15 - взрывозащищенные пускатели; 4 - комбайновые токоприемники; 6, 8 - двигатели конвейера; 9 - осветительный агрегат; 12, 14 - токоприемники маслостанции; 16 -электродвигатель предохранительной лебедки; 17 -пусковой агрегат; 18 - аппаратура управления комбайном; 19 - аппаратура управления конвейером

Наибольшая насыщенность оперативной информацией приходится на диспетчера энергопредприятия (до 95%). Реализация предложенной структуры управления позволила одновременно и повысить показатель насыщенности, и распределить этот показатель между диспетчерами: для первоначальной структуры 1,52 бит/с - на одного диспетчера; для усовершенствованной структуры 1,2 бит/с - на первого диспетчера и 0,8 бит/с - на второго диспетчера.

По статистическим данным после преобразования структуры энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть» количество несчастных случаев снизилось в три раза.

Сравнительный анализ всех рассмотренных шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов показан в табл. 3.

На рис. 9 показано изменение величины ресурса безопасной эксплуатации в логарифмическом масштабе от величин* системы, где большие системы - эргатические системы, малые - тех п^Ь|^^ЙМЙ^,нАййисистемы -

С.П«тербург < 09 МО акт I

системы электронных блоков, приборов большой степени интеграции, микросистемы - системы молекулярного, атомного уровня (пунктиром показана теоретическая кривая).

Рис. 9. Зависимость ресурса безопасной эксплуатации от величины системы

Анализ данных систем позволяет сделать следующие выводы.

1. С увеличением величины системы наблюдается тенденция снижения величины ресурса ее безопасной эксплуатации, а следовательно, устойчивости и безопасности систем.

2. Ресурс безопасной эксплуатации эргатической системы меньше суммы ресурсов безопасной эксплуатации составляющих ее подсистем, следовательно, сравнивать в безопасностном отношении по критерию ресурса безопасной эксплуатации можно лишь различные эргатические системы одной величины (одного порядка численности персонала, геометрических размеров территории и др.).

3. Решающее влияние на величину ресурса безопасной эксплуатации имеет скорость циркуляции в ней оперативной информации. Участие человека в функционировании системы на нижних уровнях ее иерархии снижает величину ресурса безопасной эксплуатации.

4. Имеется значительный резерв ресурса безопасной эксплуатации АЛ у малых и больших систем, который заключается в имеющихся возможностях упорядочения структуры систем и повышения насыщенности систем оперативной информацией. Величина данного резерва может составлять сотни и тысячи бит/с. Так, реализация блока управления и диагностики в минисисте-

ме (на микропроцессоре) вместо малой системы позволила повысить ресурс его безопасной эксплуатации в сотни раз.

5. Проведенный структурный синтез эргатической системы показал, что упорядочение ее структуры приводит к «делению» системы относительно наиболее нагруженных элементов, приводя к появлению симметричной структуры; имевшаяся звездная система трансформируется в сотовую с возникновением свойства взаимозаменяемости фрагментов структуры, т.е. повышению ее выживаемости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой решение крупной научной проблемы -повышения безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов (взрывозащтценного электрооборудования, блоков его управления и защиты).

Основные результаты и выводы по диссертации

1. Условия безопасности человека, определяемые внутренним объемом его гомеостаза, который способен увеличиваться при получении информации, нарушаются под воздействием носителей в вещественном, энергетическом и информационном каналах общения человека с внешней средой: либо велико количество носителя в канале, либо скорость поступления носителей превышает максимально допустимую для человека.

2. Каждая пространственная точка рабочего места обладает опасност-ным потенциалом, который определяется через предельные величины опасного для человека количества носителей в каналах его общения с внешней средой. В совокупности опасностные потенциалы образуют поля опасности, статические и динамические.

3. Безопасность сложной системы, технической и эргатической, определяется количеством ее внутренней информацией, учитывающей особенности структуры системы (структурную информацию), а также насыщенность ее связей оперативной информацией.

4. Расчет уровня безопасности шахтных участковых систем электроснабжения и компонентов, определяемого их внутренней информацией, произведен с помощью ресурса безопасной эксплуатации. Величина ресурса безопасной эксплуатации одинакова у двух различных систем (компонентов), выполняющих однотипную технологическую функцию и эквивалентных в безопасностном отношении.

5. Структурная составляющая ресурса безопасной эксплуатации системы электроснабжения (компонента) характеризует наблюдаемость и упорядоченность структуры системы (компонента), а оперативная составляющая ресурса безопасной эксплуатации - режим работы, учитывающий количество возможных состояний и скорость взаимодействия элементов системы (компонента).

Упорядоченность структуры может бьггь определена с помощью показателя смежности вершин, оценивающего наблюдаемость структуры, а также энтропии структуры; насыщенность структуры оперативной информацией -числом технических состояний в единицу времени.

6. Разработанная безопасностная модель шахтной участковой системы электроснабжения позволила осуществить структурный и параметрический синтез компонентов данной системы повышенного уровня безопасности, в частности:

повысить наблюдаемость и упорядоченность структуры системы на всех уровнях иерархии за счет увеличения по определенным алгоритмам числа циклов графа системы;

определить участки системы электроснабжения, нуждающиеся в ускорении обмена информацией между компонентами;

интенсифицировать взаимодействия между элементами компонентов шахтной участковой системы электроснабжения;

оптимизировать обмен оперативной информацией между человеком и компонентами системы электроснабжения;

установить для конкретных горно-геологических условий среды необходимое минимальное значение ресурса безопасной эксплуатации компонентов шахтной участковой системы электроснабжения;

минимизировать негативное влияние вновь возникающих нежелательных связей в эргатической системе;

снизить влияние нарушений ГТБ на структуру системы электроснабжения.

7. Разработан перечень интегральных, энергетических, вещественных и информационных физических показателей безопасностных свойств шахтной участковой системы электроснабжения и ее компонентов.

Определен показатель информационной нагрузки отдельного элемента системы, зависящий от количества связей, задействованных с данным элементом, и насыщенности этих связей оперативной информацией.

8. Оценка ресурса безопасной эксплуатации компонентов шахтной участковой системы электроснабжения (взрывозащищенных пускателей серии ПВИ, блоков управления и защиты) позволила объективно определить невысокий уровень безопасности их эксплуатации по причине низкой структурной организации, а также из-за малой насыщенности структур данных компонентов шахтных участковых систем электроснабжения оперативной информацией.

9. Использование рациональных алгоритмов поиска неисправности позволяет практически в два раза повысить ресурс безопасной эксплуатации эргатической системы «пускатель - человек». Разработанные средства технического диагностирования компонентов шахтных участковых систем электроснабжения повышают ресурс безопасной эксплуатации технической системы на 20%.

10. Разработанные принципы структурного и параметрического синтеза компонентов шахтных участковых систем электроснабжения позволили создать схему управления на основе программируемого микроконтроллера, самоконтролируемые блоки максимальной токовой защиты и защиты от утечек повышенного ресурса безопасной эксплуатации. Резерв ресурса безопасной эксплуатации был использован для блока управления и диагностики: его реализация в минисистеме вместо малой системы позволила повысить информационный ресурс в 1000 раз.

11. Оптимальным решением проблемы повышения безопасности эксплуатации компонентов шахтных участковых систем электроснабжения является разработка информационно насыщенной структуры, наблюдаемость которой увеличена с помощью созданной безопасностной модели. Разработанный взрывозащищенный пускатель повышенного уровня безопасности, который приобрел свойства неповреждаемости, обладает ресурсом безопасной эксплуатации, примерно в 50 раз превосходящим ресурс пускателя базового образца.

Основной эффект от использования пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации - социальный, заключающийся в повышении безопасности работ, в то же время за счет сокращения времени простоя забоя при применении одного пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации, коммутирующего электрооборудование очистного комбайна или забойного конвейера, достигается годовой экономический эффект, составляющий 6226,3 рублей (в ценах 2000 года).

12. Проведенный структурный синтез шахтной участковой системы электроснабжения позволил повысить упорядоченность ее структуры по сравнению с первоначальной структурой на 21 %. Использование разработанных компонентов повышенного уровня безопасности позволяет повысить ресурс безопасной эксплуатации схемы электроснабжения очистного забоя угольной шахты более чем в 50 раз.

13. Использование разработанных рекомендаций в энергопредприятии «Кемеровская горэлектросеть» позволило повысить эффективность и надежность работы оперативно-диспетчерской службы за счет двукратного увеличения ресурса безопасной эксплуатации. По статистическим данным после преобразования структуры энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть» количество несчастных случаев снизилось в три раза.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Гимелыпейн Л.Я., Матвеев В.Н. Повышение ремонтопригодности шахтных электроаппаратов // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1985. № 4. С. 82-84.

2. Гимелыпейн Л.Я., Матвеев В.Н. Устройство диагностирования магнитного пускателя ПВИ-250Б // Рационализаторские предложения и изобретения, рекомендуемые министерством для внедрения на заводах угольного машиностроения. - М.: ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. 1986. №2. С. 17-18.

3. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н., Каймаков A.A. Повышение безопасности при эксплуатации подземного электрооборудования // Безопасность труда в промышленности. 1986. № 7. С. 48-50.

4. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Средства диагностирования взрыво-защищенных магнитных пускателей // Уголь. 1987. № 1. С. 38-39.

5. Гимельшейн Л_Я., Матвеев В.Н. Оценка уровня безопасности эксплуатации шахтного электрооборудования по фактору взрыва // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1987. № 5. С. 89-92.

6. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Техническая диагностика подземного оборудования // Безопасность труда в промышленности. 1987. № 6. С.52-53.

7. Рекомендации по рациональной организации поиска и устранения неисправностей в магнитных пускателях серии ПВИ / Л.Я. Гимельшейн,

B.Н. Матвеев, А.М. Микрюков и др. М.: ВНИИУуголь, 1987. 34 с.

8. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Повышение технического уровня рудничных взрывозащищенных электроаппаратов // Электротехника. 1989. № 10. С. 35-36.

9. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Унифицированное устройство диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов // Изв. ВУЗов. Горн, журн. 1989. № 12. С. 83-85.

10. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Взрывобезопасность смешанных систем в шахтах// Безопасность труда в промышленности. 1990. № 4. С.44-45.

11. Разгильдеев Г.И., Матвеев В.Н. Безопасный подход к созданию систем электроснабжения подземных участков угольных шахт // Электробезопасность. 1995. № 2. С. 24-28.

-12. Разгильдеев Г.И., Матвеев В.Н. Концепция научных основ создания неповреждаемого взрывозащшценного электрооборудования // Тр. 12-ой Международной конференции ICAMC-95. Польша, Гливице (13-15 сентября 1995 г.). С. 373-376.

13. Матвеев В.Н. Безопасность человека в производственной системе // Безопасность труда в промышленности. 1995. №7. С. 45-46.

14. Матвеев В.Н. Определение показателя безопасности взрывозащи-щенного электрооборудования // Безопасность труда в промышленности. 1996. № 2. С. 19-20.

15. Разгильдеев Г.И., Матвеев В.Н. Метод оценки безопасносгаых свойств взрывозащшценного электрооборудования // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1996. № 12. С. 132-135.

16. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Информационный подход к созданию шахтных технических систем // Тр. 13-ой Международной конференции ICAMC-98. Словакия, Кошице (8-11 сентября 1998 г.). С. 378-381.

17. Матвеев В.Н. Анализ методов оценки безопасности эксплуатации взрывозащищенного электрооборудования // Вестн. КузГТУ. 1998. № 5.

C. 31-34.

18. Матвеев В.Н. Эволюция материи и безопасность живого мира // Веста. КузГТУ. 1998. № 6. С. 33-36.

19. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Повышение количества структурной информации в технических системах // Веста. КузГТУ. 1999. № 2. С. 23-25.

20. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Повышение информационного ресурса взрывозащшценных магнитных пускателей // Безопасность труда в промышленности. 1999. № 9. С. 31-33.

21. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Информационный подход к оптимизации струюуры технических систем // Вестн. КузГТУ. 1999. № 3. С. 12-15.

22. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Методика определения насыщенности оперативной информацией шахтной пусковой аппаратуры // Вестн. КузГТУ. 1999. № 6. С. 27-29.

23. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Схема управления взрывозащищенных магнитных пускателей с повышенным информационным ресурсом // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 2001. №1. С. 87-90.

24. Матвеев В.Н. Информационная оценка системы // Вестн. КузГТУ. 2001. №2. С.63-68.

25. Матвеев В.Н. Анализ информационных моделей шахтных коммутационных аппаратов//Вестн. КузГТУ. 2001. №3. С.53-55.

26. Матвеев В.Н. Шахтные коммутационные аппараты нового уровня безопасности / Под общ. ред. Г.И. Разгильдеева. Кемерово: КузГТУ, 2001. 148 с.

27. Матвеев В.Н. Наблюдаемость и упорядоченность структуры систем // Вестн. КузГТУ. 2003. № 1. С. 25 - 27.

28. Матвеев В.Н. Структурный и параметрический синтез компонентов шахтной системы электроснабжения нового уровня безопасности // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 2003. №3. С. 117-122.

29. A.c. № 1174566 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрывозащищенный магнитный пускатель/Л.Я. Гимелыпейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 3657503/22-03; Заявлено 26.10.83; Опубл. 23.08.85, Бюл. №31.3 с.

30. A.c. № 1337527 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Устройство для диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов / Л .Я. Гимелыпейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4060649/22-03; Заявлено 17.03.86; Опубл. 15.09.87, Бюл. № 34. 4 с.

31. A.c. № 1362851 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрывозащищенный магнитный пускатель/Л.Я. Гимелыпейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4050668/22-03; Заявлено 07.04.86; Опубл. 30.12.87, Бюл. №48. 4 с.

32. A.c. № 1470978 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрывобезопасный магнитный пускатель / Л.Я. Гимелыпейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4237660/22-03; Заявлено 19.03.87; Опубл. 07.04.89, Бюл. № 13. 5 с.

33. A.c. № 1553721 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Устройство для диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов / Л.Я. Гимелыпейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4413995/22-03; Заявлено 22.04.88; Опубл. 30.03.90, Бюл. № 12. 5 с.

34. A.c. № 1777195 СССР, МКИ4 Н02 НЗ/08. Устройство для токовой защиты электроустановки / В.Н. Матвеев (СССР). № 4828001/07; Заявлено 02.04.90; Опубл. 23.11.92, Бюл. № 43. 8 с.

35. A.c. № 1778318 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрывозащищенный магнитный пускатель с устройством диагностирования / В.Н. Матвеев (СССР). № 4835428/03; Заявлено 05.06.90; Опубл. 30.11.92, Бюл. № 44. 6 с.

36. A.c. № 1781439 СССР, МКИ4 Е21 F9/00, Н02 Н7/00. Устройство контроля изоляции / В.Н. Матвеев (СССР). № 4869682/03; Заявлено 26.09.90; Опубл. 15.12.92, Бюл. №46. 8 с.

i

i

ЛР№ 020313 от 23.12.96. Подписано в печать 10.09.03. Формат 60x84/16. Бумага офсетная, печ. п. 2,5. Отпечатано на ризографе.

Тираж 100 экз. Заказ Кузбасский государственный технический университет.

650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

!

!

J 16 2

I i

• ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Актуальные аспекты проблемы безопасности эксплуатации электрооборудования и систем электроснабжения в угольной промышленности.

1.2. Особенности эксплуатации компонентов шахтных участковых систем электроснабжения с позиции их опасности на шахтах Кузбасса.

1.3. Анализ методов оценки безопасности труда в шахтных эргатических системах.

1.4. Методы оценки безопасности шахтного взрывозащищенного электрооборудования.

4 1.5. Интегральная оценка свойств систем электроснабжения и их компонентов.

1.6. Модели структур сложных систем.

1.7. Учет человеческого фактора в сложных системах.

1.8. Пути повышения безопасности функционирования шахтных технических систем.

1.9. Цель и задачи исследований.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

СЛОЖНЫХ СИСТЕМ.

2.1. Эволюция материи и безопасность живого мира.

2.2. Системотехническое определение понятия «безопасность» человека.

2.3. Безопасность человека в эргатической системе.

2.4. Поля опасности шахтных технических систем.

2.5. Информация в сложной системе и ее влияние на безопасность.

ВЫВОДЫ.

3. ОЦЕНКА РЕСУРСА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ.

3.1. Структурное описание системы.

3.2. Анализ структурных свойств малых систем.

3.3. Показатели насыщенности системы оперативной информацией.

3.4. Ресурс безопасной эксплуатации системы.

3.5. Структурный синтез сложных систем.

3.6. Повышение наблюдаемости структуры технических систем.

3.7. Упорядочение структуры эргатических систем.

3.8. Показатели безопасности эксплуатации компонентов шахтной участковой системы электроснабжения

ВЫВОДЫ.

4. ОЦЕНКА И ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ УЧАСТКОВЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ИХ КОМПОНЕНТОВ.

4.1. Оценка ресурса безопасной эксплуатации взрывозащищенных пускателей серии ПВИ.

4.2. Изменения структуры пускателя при нарушениях ПБ.

4.3. Использование рациональных алгоритмов поиска неисправностей.

4.4. Средства технического диагностирования.

4.5. Оценка ресурса безопасной эксплуатации пускателя при использовании диагностических схем.

4.6. Разработка взрывозащищенного пускателя повышенного уровня безопасности.

4.7. Схема управления пускателя повышенного уровня безопасности.

4.8. Блок максимальной токовой защиты с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации.

4.9. Блок защиты от утечек с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации.

ВЫВОДЫ.

5. ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БОЛЬШИХ СИСТЕМ.

5.1. Система электроснабжения очистного забоя повышенного уровня безопасности.

5.2. Особенности эргатической системы энергопредприятия.

5.3. Структурный синтез энергопредприятия.

5.4. Сравнительная характеристика систем.

ВЫВОДЫ.

6. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ И СОЦИАЛЬНО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

ВЫВОДЫ.

Проблема повышения безопасности функционирования производственных систем, технических или эргатических, требует поиска новых путей ее разрешения.

В настоящее время аварийность и травматизм в производственных системах, особенно на угольных шахтах России, приобрели угрожающий характер, причем из всех угольных регионов наиболее опасным является Кузбасс [170, 172].

Однако и в более ранние и благоприятные для угольной промышленности годы (1970 - 1989 гг.) количество жертв, отнесенное к 1 млн. т добычи угля, составляло 0,9 - 1,34 - на порядок больше, чем в ведущих странах Запада [168]; С другой стороны, минимальная величина этого показателя, равная 0,06 для США по оценке 1988 г., означает 52 несчастных случая, смириться с которыми, а следовательно, и запланировать на будущие годы также трудно.

Число смертельных исходов на 1000 работающих в 1995 г. (по всем отраслям) составило: в Великобритании 0,016; Японии -0,02; Швеции - 0,03; США - 0,054; Канаде - 0,075; ФРГ -0,08; Российской Федерации - 0,138; Кемеровской области - 0,191; число смертельных исходов на 1000 работающих в 1995 г. в угольной отрасли Российской Федерации составило 0,415; по Кемеровской области - 0,519 [169].

В 1998 г. в угольной промышленности России произошло 8825 несчастных случаев. Среди угольных предприятий 70 % несчастных случаев происходит на шахтах [171]. На угольных шахтах в 1998 г. произошло 54 аварии, что всего на одну меньше, чем в 1997 г.,- всего погибло 139 человек [52]. В 1999 году от взрывов газа и пыли произошло 5 травм со смертельным исходом, а в 2000 году - 15 [169, 176].

Все большую роль в создании аварий и травматизма играет взрывозащищенное электрооборудование, в том числе взрывоза-щищенная коммутационная аппаратура, аппаратура управления и защиты - компоненты шахтных участковых систем электроснабжения. как при их работе, так и в процессе технического обслуживания и ремонта вследствие неисправностей ненадежных блоков, несовершенства данных компонентов и самих систем электроснабжения: большинство несчастных случаев происходит из-за невыполнения' организационно-технических мероприятий [5, 6, 128; 139].

Согласно статистическим данным, при работе на высоковольтных сетях практически в девяти случаях из десяти несчастный случай приводит к смерти работника [104].

Применительно к взрывозащищенному электрооборудованию действует специальная система государственных стандартов, определяющих требования, которые должны быть удовлетворены при его проектировании, изготовлении, испытаниях и эксплуатации. Вместе с тем в целом ряде случаев имеют место преднамеренные или случайные повреждения средств обеспечения безопасной эксплуатации взрывозащищенного электрооборудования, после которых в большинстве ситуаций данное электрооборудование остается в работоспособном состоянии, так как эти средства не обладают отказными признаками.

Действующая нормативно-техническая документация, в частности, ГОСТ 18311-80, ГОСТ Р 51330.0-99, определяет взрывозащищенное электрооборудование как оборудование специального назначения, выполненное таким образом, чтобы при его эксплуатации была устранена или затруднена возможность воспламенения окружающей взрывоопасной среды.

До настоящего времени пока не удавалось разработать принципы, реализация которых позволила бы обеспечить соединение свойств работоспособности и безопасности, т.е. наделение средств, обеспечивающих безопасность применения, отказными признаками; Одной из причин такого положения является отсутствие в действующей нормативно - технической документации показателей, позволяющих объективно оценить безопасностные свойства оборудования: нет нормированных критериев, обеспечивающих контроль уровня безопасности при применении электрического оборудования и систем электроснабжения во взрывоопасных производствах, в том числе угольных шахтах [143].

Несокращающийся, а в последние годы заметно увеличившийся рост числа аварий в шахтных производственных системах, в том числе и за счет усложняющихся горно-геологических условий, приводит к необходимости разработки и создания шахтных участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности. Особую актуальность данной проблеме придает вступление в силу 20.06.97 г. Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», в котором определены основы обеспечения безопасной эксплуатации шахт.

В этой связи необходимо создание такого взрывозащищен-ного электрооборудования, которое бы в принципе не могло оказаться в опасном состоянии при выполнении своей технологической функции, в котором невозможны были бы преднамеренные изменения конструкции и схемы, позволяющие продолжать эксплуатацию данных технических систем при многократно возросшей опасности ведения горных работ.

Создание неповреждаемых компонентов шахтных участковых систем электроснабжения составляет одно из наиболее перспективных направлений совершенствования шахтного взрывозащищенного электрооборудования [140, 142].

Необходимо из условия безопасности человека определить комплекс безопасностных показателей, предъявляемых к шахтным участковым системам электроснабжения и их компонентам, в частности, к организации их структуры, режиму функционирования, к информационной нагрузке операторов эргатических систем.

Мерой прогресса принято считать продвижение от простого к сложному, следовательно, развитие шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов должно быть связано с повышением уровня организации, что влечет за собой усиление роли внутренних факторов по сравнению с внешними, рост активности систем, возможности их самосохранения, относительной самостоятельности [173].

В полном соответствии с этим компоненты участковых систем1 электроснабжения проходят следующий путь в своем развитии: выполнение исключительно технологической функции; повышение ремонтопригодности компонента за счет использования сигнальных цепей и диагностики и развитие безопасност-ной функции с одновременным возникновением свойства наблюдаемости структуры системы; появление свойства самоуправления системы.

Таким образом, актуальность повышения безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов, являющихся сложными системами, необходимость создания теории безопасного функционирования таких систем очевидны как с точки зрения научного исследования, так и практического применения. Решение этой проблемы должно опираться на аналитические и практические методы исследования, системный подход, позволяющий правильно оценить влияние различных факторов на основные процессы, протекающие в системе электроснабжения.

Исследования выполнялись в рамках отраслевых планов НИР Минэлектротехпрома СССР по теме Д0281069853 (№ гос. регистрации 01.82 9065761, 01.84 0041375, 01.85 0034580), гранту 04-94 за 1994, 1995 гг.

Цель работы — повышение безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов (взрывозащищенного электрооборудования, блоков его управления и защиты).

Идея работы заключается в повышении безопасностных свойств компонентов шахтных участковых систем электроснабжения за счет увеличения наблюдаемости и упорядоченности их структуры и интенсификации взаимодействий между элементами, оцениваемых понятием «ресурс безопасной эксплуатации», которое определяется с помощью физических показателей безопасности функционирования сложных систем.

Задачи исследований

1. Выявление безопасностных показателей человека как элемента шахтной эргатической системы.

2. Выработка перечня безопасностных показателей, характеризующих рабочее место технического персонала, обслуживающего шахтную участковую систему электроснабжения.

3. Разработка обобщенной безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения.

4. Определение ресурса безопасной эксплуатации компонентов и самих шахтных участковых систем электроснабжения, характеризующего-структуру исследуемого объекта и физические взаимодействия между его элементами.

5. Выявление показателей ресурса безопасной эксплуатации, позволяющих количественно оценить безопасностные свойства компонентов шахтных участковых систем электроснабжения.

6. Разработка принципов построения структуры компонентов шахтной участковой системы электроснабжения, способствующих повышению безопасности их эксплуатации.

7. Разработка способов интенсификации взаимодействий между элементами компонентов шахтных участковых систем электроснабжения.

8. Создание на основе теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях компонентов шахтных участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности.

Методы исследований. В процессе выполнения работы использовались как общенаучные, так и специальные методы исследований, включая научное обобщение, методы системного анализа, теории графов и дискретной математики, оптимального проектирования и математического моделирования* систем. При реализации алгоритма синтеза структуры участковых систем электрос снабжения и их компонентов применялся язык программирования Turbo Pascal 7.0, для вычислительных экспериментов использовалась среда Mathlab S.2. При выполнении экспериментальных исследований были использованы методы физического моделирования, математической статистики при обработке экспериментальных данных, методы параметрической идентификации созданных моделей с экспериментально полученной информацией.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Условия безопасности человека, определяемые; внутренним объемом его гомеостаза, который способен увеличиваться при получении информации, нарушаются под воздействием носителей в вещественном, энергетическом и информационном каналах общения человека с внешней средой: либо велико количество носителя в канале, либо скорость поступления носителей превышает максимально допустимую для человека.

2. Каждая пространственная точка рабочего места обладает опасностным потенциалом, который определяется через предельные величины опасного для человека количества носителей: в каналах его общения с внешней средой: В совокупности опасност-ные потенциалы образуют поля опасности, статические и динамические.

3. Уровень безопасности! шахтных участковых систем электроснабжения и компонентов определяется их внутренней информацией, оцениваемой величиной ресурса безопасной эксплуатации. Величина ресурса безопасной эксплуатации одинакова у двух различных систем (компонентов), выполняющих однотипную технологическую функцию и эквивалентных в безопасност-ном отношении:

4. Структурная составляющая ресурса безопасной эксплуатации системы электроснабжения (компонента) характеризует наблюдаемость и упорядоченность структуры системы (компонента), а оперативная составляющая ресурса безопасной эксплуатации - режим работы, учитывающий количество, возможных состояний и скорость взаимодействия элементов системы (компонента).

5. Любое изменение в конструкции компонента шахтной участковой системы электроснабжения (в том числе с нарушением ПБ) отражается на установленной зависимости между структурной и оперативной составляющими ресурса безопасной эксплуатации, которая позволяет установить необходимые с безопасност-ной точки зрения конкретные значения данных составляющих.

6. Разработаны принципы построения структуры участковой системы электроснабжения и ее компонентов, основанные на увеличении по определенным алгоритмам количества структурной информации, измеряемого числом циклов графа системы (компонента).

7. Разработаны способы интенсификации взаимодействий между составляющими элементами компонентов участковой системы электроснабжения, основанные на повышении насыщенности оперативной информацией данных компонентов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены корректной постановкой задачи по исследованию безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения; использованием безопасностной модели, адекватность реальным процессам которых подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований; согласованностью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в лабораторных и промышленных условиях; применением современных методик испытаний; оборудования и приборов, методов математического анализа и математической статистики с использованием ЭВМ;

Положительные результаты, полученные при опытной эксплуатации экспериментальных компонентов шахтной участковой системы электроснабжения, использование на практике разработанных рекомендаций подтверждают правильность предложенных технических решений, научных положений и выводов: Научная новизна работызаключается в: формулировании условий безопасности человека как элемента шахтной эргатической системы; разработке основ теории; безопасности функционирования компонентов шахтной участковой системы электроснабжения; разработке обобщенной безопасностной модели шахтной участковой; системы электроснабжения, позволяющей оценить ресурс ее безопасной эксплуатации; разработке перечня физических показателей безопасности эксплуатации, характеризующих структуру исследуемого объекта и физические взаимодействия между его элементами; разработке метода структурного и параметрического синтеза компонентов и самих участковых систем электроснабжения повышенного уровня безопасности.

Личный вклад автора заключается в решении крупной научной проблемы повышения безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов; в анализе зависимости безопасности эксплуатации шахтной участковой системы электроснабжения от насыщенности ее внутренней информацией; разработке показателей безопасностных свойств шахтного взрывозащищенного электрооборудования. Личный вклад автора заключается также в создании принципиально новых конструктивно-технологических решений для неповреждаемых компонентов шахтных участковых систем электроснабжения, защищенных авторскими свидетельствами.

Практическое значение работы заключается в разработке принципиально новых научно-обоснованных рекомендаций по повышению безопасности эксплуатации компонентов шахтных участковых систем электроснабжения; в выборе показателей их безопасностных свойств; в создании и внедрении рекомендаций по безопасной эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения; в совершенствовании взрывозащищенного электрооборудования, в частности, разработке унифицированных схемы управления и устройств диагностирования, блоков максимальной токовой защиты и контроля изоляции.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Определяющее значение работы состоит в получении; существенных социального и экономического эффектов, заключающихся в повышении безопасности функционирования* шахтных участковых систем электроснабжения;

Рекомендации по безопасной эксплуатации компонентов участковых систем электроснабжения в виде алгоритмов поиска неисправности взрывозащищенных пускателей серии ПВ И вошли в «Инструкцию по технической эксплуатации», выпущенную ВПО «Кузбассуголь», и были внедрены на шахтах Кузбасса. Алгоритмы включены также в «Техническое описание и инструкцию по эксплуатации пускателей», выпускаемое ПО «Кузбассэлектромотор». Использование рациональных алгоритмов поиска неисправности позволяет практически в два раза повысить ресурс безопасной эксплуатации эргатической системы «пускатель - человек».

Принципы технической реализации устройств диагностирования использованы при создании средств оперативной диагностики пускателей, опытная партия которых была допущена к промышленным испытаниям в газовых шахтах и прошла эти испытания в условиях очистного забоя шахты им. Волкова ОАО «Угольная компания «Северокузбассуголь». Там же был испытан образец взрывозащищенного пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации, получивший малую золотую медаль на торгово-промышленной выставке «Кузнецкая ярмарка» (г. Кемерово, 1999 г.).

Разработанные средства технического диагностирования взрывозащищенных коммутационных аппаратов повышают упорядоченность данных технических систем, ресурс безопасной эксплуатации разработанного пускателя, который приобрел свойства неповреждаемости, примерно в 50 раз выше ресурса базового образца.

Разработанные рекомендации по структурному синтезу были использованы в энергопредприятии «Кемеровская горэлектро-сеть», что позволило повысить эффективность и надежность работы оперативно-диспетчерской службы.

Полученные результаты нашли также применение в учебном процессе при изучении раздела «Электробезопасность» курса «Теоретические основы электротехники» студентами специальностей: 100400 «Электроснабжение» и 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на III, IV, V, VI научно-технических конференциях, проводимых НИИ ПО «Кузбассэлектромотор» (г. Кемерово, 1982, 1984, 1986 и 1989 гг.), на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г. Кемерово, 1982 г.), на семинаре механиков-инспекторов Госгортехнадзора СССР (г. Кемерово, 1985 г.), на семинарах «Безопасное применение электроэнергии на угольных шахтах», проводимых ВостНИИ (г. Кемерово, 1984 и 1985 гг.), на заседании секции исследования и конструирования электрических машин и аппаратов НИИ ПО «Кузбассэлектромотор» (г. Кемерово, 1987 г.), на секции Минуглепрома СССР (г. Донецк, 1990 г.), на II семинаре по угольному машиностроению Кузбасса, проводимому в Институте ,угля СО АН СССР (г. Кемерово, 1991 г.), на 12 и 13 Международных конференциях ICAMC (Польша, г. Гливице, 1995 г. и Словакия, г. Кошице, 1998 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки» (г. Кемерово, 1998 г.), на II и III Международных научно-практических конференциях «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 1998 г. и 2000 г.), на научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации (г. Новокузнецк,

1998 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы электроснабжения и электросбережения горнорудных и металлургических предприятий» (г. Новокузнецк, 2000 г.), Третьей Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2001 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава КузГТУ (г. Кемерово, 1982-2003 гг.).

Разработанный образец взрывозащищенного пускателя получил малую золотую медаль на торгово-промышленной выставке «Кузнецкая ярмарка» (г. Кемерово, 1999 г.).

Публикации. По.теме диссертации всего опубликовано 77 печатных работ, в состав которых входят монография и восемь авторских свидетельств на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и содержит 302 страницы машинописного текста, 107 рисунков, 46 таблиц, список литературы из 235 наименований.

Основные результаты и выводы по диссертации

1. Условия безопасности человека, определяемые внутренним объемом его внешнего гомеостаза, который способен увеличиваться при получении информации, нарушаются под воздействием носителей в вещественном, энергетическом и информационном каналах общения человека с внешней средой: либо велико количество носителя в канале, либо скорость поступления носителей превышает максимально допустимую для человека.

2. Каждая пространственная точка рабочего места обладает опасностным потенциалом, который определяется через предельные величины опасного для человека количества носителей каналов его общения с внешней средой, в совокупности опасностные потенциалы образуют,поля опасности, статические и динамические.

3. Безопасность сложной системы, технической и эргатиче-ской, определяется ее внутренней информацией, учитывающей особенности структуры системы (структурную информацию), а также насыщенность ее связей оперативной информацией.

4. Расчет уровня безопасности шахтных участковых систем электроснабжения и компонентов, определяемого их внутренней информацией, произведен с помощью ресурса безопасной эксплуатации. Величина ресурса безопасной эксплуатации одинакова у двух различных систем (компонентов), выполняющих однотипную технологическую функцию и эквивалентных в безопасност-ном отношении.

5. Структурная составляющая ресурса безопасной эксплуатации системы электроснабжения (компонента) характеризует наблюдаемость и упорядоченность структуры системы (компонента), а оперативная составляющая ресурса безопасной эксплуатации - режим работы, учитывающий количество возможных состояний и скорость взаимодействия элементов системы (компонента).

Упорядоченность структуры может быть определена с помощью показателя смежности вершин, оценивающего наблюдаемость структуры, а также энтропии структуры; насыщенность структуры оперативной информацией - числом технических состояний в единицу времени.

6. Разработанная безопасностная модель шахтной участковой системы электроснабжения позволила осуществить структурный и параметрический синтез компонентов данной системы повышенного уровня безопасности, в частности: повысить наблюдаемость и упорядоченность структуры системы на всех уровнях иерархии за счет увеличения по определенным алгоритмам числа циклов графа системы; определить участки системы электроснабжения, нуждающиеся в ускорении обмена информацией между компонентами; ускорить взаимодействие компонентов шахтной системы с помощью элементов, повышающих насыщенность связей оперативной информацией; оптимизировать обмен оперативной информацией между человеком и компонентами системы электроснабжения; установить для конкретных горно-геологических условий среды необходимое минимальное значение ресурса безопасной эксплуатации компонентов шахтной участковой системы электроснабжения; минимизировать негативное влияние вновь возникающих нежелательных связей в эргатической системе; снизить влияние нарушений ПБ на структуру системы электроснабжения;

7. Разработан перечень интегральных, энергетических, вещественных и информационных физических показателей безопасно-стных свойств шахтной участковой системы электроснабжения и ее компонентов.

Определен показатель информационной нагрузки отдельного элемента системы, зависящий от количества связей, задействованных с данным элементом, и насыщенности этих связей оперативной информацией.

8. Оценка ресурса безопасной эксплуатации компонентов шахтной участковой системы электроснабжения (взрывозащи-щенных пускателей серии ПВИ, блоков управления и защиты) позволила объективно определить невысокий уровень безопасности их эксплуатации по причине низкой структурной организации, а также из-за малой насыщенности структур данных компонентов шахтных участковых систем электроснабжения оперативной информацией.

9. Использование рациональных алгоритмов поиска неисправности позволяет практически в два раза повысить ресурс безопасной эксплуатации эргатической системы «пускатель - человек». Разработанные средства технического диагностирования компонентов шахтных участковых систем электроснабжения повышают ресурс безопасной эксплуатации технической системы на 20 %.

10. Разработанные принципы структурного и параметрического синтеза компонентов шахтных участковых систем электроснабжения позволили создать схему управления на основе программируемого микроконтроллера, самоконтролируемые блоки; максимальной токовой защиты и защиты от утечек повышенного ресурса безопасной эксплуатации. Резерв ресурса безопасной эксплуатации был использован для блока управления и диагностики: его реализация в минисистеме вместо малой системы позволила повысить информационный ресурс в 1 ООО раз.

11. Оптимальным решением проблемы повышения безопасности эксплуатации компонентов шахтных участковых систем электроснабжения является разработка информационно насыщенной структуры, наблюдаемость которой увеличена с помощью созданной безопасностной модели. Разработанный взрывозащи-щенный пускатель повышенного уровня безопасности, который приобрел свойства неповреждаемости, обладает ресурсом безопасной эксплуатации; в 50 раз превосходящим ресурс пускателя базового образца.

Основной эффект от использования пускателя с повышенным! ресурсом' безопасной эксплуатации - социальный, заключающийся в повышении безопасности работ, в то же время за счет сокращения времени простоя забоя при применении одного пускателя с повышенным ресурсом безопасной эксплуатации; коммутирующего очистной комбайн или забойный конвейер, достигается годовой экономический эффект, составляющий 6226,3 рублей (в ценах 2000 года).

12. Проведенный структурный синтез шахтной участковой системы электроснабжения позволил повысить упорядоченность ее структуры по сравнению с первоначальной структурой на 21 %. Использование разработанных компонентов повышенного уровня безопасности позволяет повысить ресурс безопасной эксплуатации схемы электроснабжения очистного забоя угольной шахты более чем в 50 раз.

13. Использование разработанных рекомендаций в энергопредприятии «Кемеровская горэлектросеть» позволило повысить эффективность и надежность работы оперативно-диспетчерской службы за счет двукратного увеличения ресурса безопасной эксплуатации. По статистическим данным после преобразования структуры энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть» количество несчастных случаев снизилось в три раза.

396

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема безопасной эксплуатации шахтного взрывозащи-щенного электрооборудования и систем электроснабжения сохранится актуальной на протяжении длительного времени, т.е. пока существует необходимость в подземном способе добычи угля.

В диссертации с использованием исследованной взаимозависимости безопасности функционирования сложной системы и насыщенности ее внутренней информацией, понимаемой с точки зрения ее атрибутивной концепции, сделан анализ структурных и параметрических свойств сложных систем, произведен структурный и параметрический синтез компонентов шахтных участковых систем электроснабжения, позволяющий повысить безопасность и эффективность их эксплуатации.

Установлены основные закономерности информационного насыщения различных систем, при определенном уровне которого совмещаются безопасностные и технологические свойства системы, что позволяет создать неповреждаемое оборудование.

На основании разработанных теоретических положений выбраны безопасностные показатели компонентов шахтных систем электроснабжения - блоков управления, диагностики, защит, взрывозащищенных пускателей серии ПВИ и больших эргатиче-ских систем - электроснабжения забоя и энергопредприятия. Выявлены резервы повышения безопасности функционирования данных систем.

В дальнейшем необходимо решить следующие теоретические вопросы безопасности: сформулировать уравнения полей опасности, учитывающие и сверхчувствительные информационные процессы; выполнить работу по конкретизации числовых характеристик безопасностных показателей. Необходим дальнейший поиск путей оптимизации безопасностной модели шахтной участковой системы электроснабжения.

Только при активном теоретическом исследовании вопросов безопасности, дополненном соответствующим практическим воплощением качеств неповреждаемости в сложных технических системах, возможно радикальное снижение производственной опасности в шахтной эргатической системе и переход к сложной системе с качественно более высоким уровнем безопасности и эффективности.

398

1. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. -М.: ВЛАДОС, 1994 - 336 с.

2. Аккерман Ф.М., Скорик В.И. Концепция технической безопасности забойных машин // БТП. 1989. - № 2 - С. 51-52.

3. Андриевский E.H. Диспетчерский пункт района распределительных сетей. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 112 с.

4. Бабенко А.Г. Шахтные информационно-управляющие системы // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1999. - № 11-12. - С. 76-83.

5. Бабокин И.А. Система безопасности труда на горных предприятиях.- М.: Недра, 1984.- 320 с.

6. Бабокин И.А. Социологические аспекты безопасности труда на горных предприятиях. М.: Недра, 1979. - 180 с.

7. Балакшин О.В. Синтез систем. М.: Российская академия наук, 1995.-400 с.

8. Балюн А.Г., Бабич С.Г., Григорьев В.Р. Микропроцессорная система защиты и диспетчеризации подстанций 6-10 кВ района электросетей // Электрические сети и системы. 1989. - № 25. -С. 32-35.

9. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети / Пер. с англ. под ред. А.И. Теймана. М.: Наука, 1974.- 368 с.

10. Белов П.Г. Методологические основы безопасности труда// БТП. 1987. - №7.- С. 52-55.

11. И. Белов П.Г. Способ количественной оценки безопасности производственных процессов // БТП. 1985. - № 2. - С. 37-39.

12. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1975. 768 с.

13. Бир Ст. Кибернетика и управление производством / Пер. с англ. под ред. А.Б. Челюсткина. М.: Наука, 1965. - 391 с.

14. Биргер И.А. Техническая диагностика.- М.: Машиностроение, 1978.-240 с.

15. Браун Д.Б. Анализ и разработка систем обеспечения техники безопасности (системный подход в технике безопасности) / Пер. с англ. А. Н. Жовинского. М.: Машиностроение, 1979. -360 с.

16. Бриллюэн JI. Наука и теория информации / Пер. с англ. A.A. Харкевича. М.: Изд-во физико-математической литературы, 1960.-392 с.

17. Бриллюэн JI. Научная неопределенность и информация / Пер. с англ. Т.А. Кузнецовой. М.: Мир, 1966. - 267 с.

18. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем.- М.: Наука, 1978.-400 с.

19. Васильев Б.В. Прогнозирование надежности и эффективности радиоэлектронных устройств. М.: Сов. радио, 1970. - 336 с.

20. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1989.-261 с.

21. Взрывобезопасность рудничного электрооборудования / Под. ред. A.A. Каймакова. Кемерово: Кемеровск. книжн. изд-во, 1978.-163 с.

22. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине / Пер. с англ. под ред. Г.Н. Поварова. М.: Наука, 1983.-340 с.

23. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. М.: Наука, 1986. - 192 с.

24. Воронов A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М.: Наука, 1979. -336 с.

25. Вылегжанин В.Н. Физические и геомеханические основы оптимизации угольных шахт. Новосибирск: Наука, 1981.- 209 с.

26. Гвоздев Д Б. Повышение безопасности эксплуатации взрывозащищенных аппаратов на примере шахтных пускателей: Дис. . канд. техн. наук. Кемерово, 2000. - 173 с.

27. Гимелыпейн Л.Я., Матвеев В Н. Взрывобезопасность смешанных систем в шахтах // БТП. 1990. - № 4. - С. 44-45.

28. Гимелыпейн Л.Я., Никешин Б.С. Об установлении количественных критериев надежности шахтных электромеханических систем // ФТПРПИ. 1967. - № 2. - С. 117-120.

29. Гимелыпейн Л.Я., Матвеев В.Н. Оценка уровня безопасности эксплуатации шахтного электрооборудования по фактору взрыва // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1987. - № 5. - С. 89 -92.

30. Гимелыпейн Л.Я., Матвеев В.Н., Каймаков A.A. Повышение безопасности при эксплуатации подземного электрооборудования // БТП. 1986. - № 7. - С. 48 -50.

31. Гимельшейн Л.Я:, Матвеев В.Н. Повышение ремонтопригодности шахтных электроаппаратов // Изв. ВУЗов. Горн, журн. 1985. - № 4. - С. 82 - 84.

32. Гимельшейн J1 Я., Матвеев В.Н. Повышение технического уровня рудничных взрывозащищенных электроаппаратов // Электротехника. 1989. - № 10. - С. 35 - 36.

33. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Средства диагностирования взрывозащищенных магнитных пускателей // Уголь. -1987. -№ 1.- С. 38-39.

34. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Техническая диагностика подземного оборудования // БТП. 1987. - № 6. - С. 52-53.

35. Гимельшейн Л.Я. Техническое обслуживание и ремонт подземного оборудования. М.: Недра, 1984. - 221 с.

36. Гимельшейн Л.Я., Матвеев В.Н. Унифицированное устройство диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1989. - № 12. - С. 83 - 85.

37. Глазунов Л.П., Смирнов А.Н. Проектирование технических систем диагностирования. Л.: Энергоатомиздат, 1982. -168 с.

38. Глушков В.М. О кибернетике как о науке // В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. М.: Мысль, 1964.- С. 53 - 61.

39. Гомеостаз / Под ред. П.Д. Горизонтова М.: Медицина, 1981.- 576 с.

40. Гомеостаз на различных уровнях организации биосистем / В.П. Нефедов, A.A. Ясайтис, В Н. Новосельцев и др. -Новосибирск: Наука, 1991. 232 с.

41. Гордон Г.Ю., Вайнштейн Л И. Электротравматизм и его предупреждение. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 256 с.

42. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Показатели диагностирования. М.: Изд-во стандартов, 1990 - 10 с. - (Система стандартов безопасности труда). - Группа Т52.

43. ГОСТ 26656 — 85. Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. -М.: Изд-во стандартов, 1986.8 с. (Система стандартов безопасности труда). - Группа Т52.

44. ГОСТ 12.0.002-80. Термины и определения. Введ. 01.01.82. - М : Изд-во стандартов, 1984. -7 с.- (Система стандартов безопасности труда). - Группа ТОО.

45. ГОСТ 12.1.010-76. Взрывобезопасность. Введ. 01.01.78-М.: Изд-во стандартов, 1984.- 7 с. - (Система стандартов безопасности труда). - Группа Т58.

46. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Группа ТОО.

47. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем. JI:: Наука, 1982. - 270 с.

48. Гумилев JI.H: Этногенез и биосфера Земли. М.: Рольф, 2001.-560 с.

49. Гуртовцев A.JL, Гудыменко C.B. Программы для микропроцессоров: Справ, пособие. Минск: Вышэйш. школа, 1989. -352 с.

50. Давыдов В.П., Кирьянов Ю.Г. Анализ аварийности и травматизма на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России // БТП. 1999. - № 4. - С. 2 - 8.

51. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. М.: Радио и связь, 1988. - 255 с.

52. Дедков В.К., Северцев Н.А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высш. школа, 1976. - 406 с.

53. Джонсон Р., Каст Ф., Розенцвейг Д: Системы и руководство / Пер. с англ. И М. Михайлова.- М.: Сов. радио, 1971. 647 с.

54. Дзюбан B.C., Риман Я.С., Маслий А.К. Справочник энергетика угольной шахты. М.: Недра, 1983. - 543 с.

55. Дружинин В.В., Конторов Д.С., Конторов М.Д. Введение в теорию конфликтов. М.: Радио и связь, 1989. - 288 с.

56. Дружинин В В., Конторов Д.С. Проблемы системо-логии. М.: Радио и связь, 1976.- 296 с.

57. Ефимов В.И., Поляков Ю.И. Физика уровней охраны труда. Кемерово: НЦ ВостНИИ, 2001. - 114 с.

58. Заде JI., Дезоер Ч. Теория линейных систем. Метод пространства состояний / Пер. с англ. под ред. Г.С. Поспелова. М.: Наука, 1970.-703 с.

59. Зуев E.A. Программирование на языке Turbo Pascal 6.0, 7.0. M.: Радио и связь, 1993. - 380 с.

60. Иванов В.В; Физические основы электромагнитных процессов при формировании очага разрушения в массиве горных пород: Дис. докт. техн. наук. Кемерово, 1994.- 366 с.

61. Исследование общего цикла эксплуатации магнитных пускателей на шахтах Кузбасса: Отчет о НИР (заключит.) / Куз-ПИ; Руководитель JI.Я. Гимельшейн; Отв. исполнитель В.Н.

62. Матвеев.- № ГР 01829065761; Инв. № 02830009373.-Кемерово, 1982.-90 с.

63. Ихно С. А. Исследование эффективности взрывозащиты вида «Взрывонепроницаемая оболочка» рудничного электрооборудования: Автореф. дис. . канд.техн. наук.-Макеевка Донбасс, 1980.-21 с.

64. Каймаков А.А., Демидов В.Я., Васильев О.А. Уровень безопасности при эксплуатации шахтных участковых электрических сетей // БТП 1969. - № 7.- С. 37 - 40.

65. Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. -М.: Радио и связь, 1987. 400 с.

66. Калинин В.В., Ковалев П.Ф. Оценка безопасности систем электроснабжения шахт // БТП 1981.- № 10,- С. 31 - 35.

67. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем / Пер. с англ. под ред. Я.З. Цыпкина. М.: Мир, 1971 -400 с.

68. Каннингхем К., Кокс В. Методы обеспечения ремонтопригодности. / Пер. с англ. М.: Сов. Радио, 1978. - 312 с.

69. Ковалев П.Ф., Ковалев А.П., Сердюк Л.Н. Методика расчета показателей взрывобезопасности участка. Донецк, 198564 с.

70. Ковалев П.Ф. Принципы взрывобезопасности рудничного электрооборудования. М.: Углетехиздат, 1951. - 58 с.

71. Ковалев П.Ф. Эффективность мер безопасного применения электроэнергии в шахтах // БТП.- 1970.- № 3.- С. 23 26.

72. Ковачевич П.М;, Муромцев Ю.Л. Надежность совокупности систем // БТП. 1977. - № 2. - С. 32 - 34.74; Коган И М. Прикладная теория информации., -М.: Радио и связь, 1980.-216 с.

73. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987. - 304 с.

74. Колмогоров А.Н. Жизнь и мышление с точки зрения кибернетики. М:: Наука, 1961. - 127 с.

75. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике / Пер. с англ. под ред. И.Г. Арамановича. М : Наука, 1984. - 832 с.

76. Костюк В.И., Ходаков В.Е. Системы отображения информации и инженерная психология.-Киев: Вшца школа, 1977. -192 с.

77. Котик М.А. Саморегуляция и надежность человека-оператора. Таллин: Валгус, 1974. - 168 с.

78. Красозов И.П., Палант Г.Я. Эксплуатационная надежность и обеспечение безопасности систем забойного оборудования // БТП. -1970. № 8.- С. 3 - 6.

79. Кудрин Б.И. Введение в науку о технической реальности: Дис. . . . докт. философских наук. Санкт- Петербург, 1996. -40 с.

80. Кудрин Б.И. Выделение и описание электрических ценозов // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1985. - №7. - С. 49 -54.

81. Кудрин Б.И. Об относительном подобии формирования технических и биологических сообществ // Философские науки. -1979. №5.-С. 123- 127.

82. Ланцов А.Л., Зворыкин Л.Н., Осипов И.Ф. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. -М.: Радио и связь, 19831 -272 с.

83. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984.-444 с.

84. Лудзиш B.C., Кулаков Г.И. Аварийность и травматизм на шахтах Кузбасса и меры по их снижению. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.-220 с.

85. Ляпунов A.A. О строении управляющих систем живой природы / В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. М.: Мысль, 1964.-С. 177-181.

86. Ляпунов A.A. Проблемы теоретической и прикладной кибернетики. М.: Наука, 1980.- 335 с.

87. Ляхомский A.B. Электропривод и электроснабжение. -М : МГИ, 1984.-54 с.

88. Мазур М. Качественная теория информации. М.: Мир, 1974.-240 с.

89. Макаров М.И., Симонов Н.Ф. Безотказность и ремонтопригодность магнитных пускателей серии ПВИ // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. 1981. Вып.4 (95).-С. 6-9.

90. Маслий А.К., Маслий Ю.К. Комплексная электробезопасность в угольных шахтах. Киев: Техника, 1986. - 158 с.

91. Матвеев В.Н. Анализ информационных моделей шахтных коммутационных аппаратов // Вестн. КузГТУ. 2001. - № 3. -С. 53 - 56.

92. Матвеев В.H. Безопасность человека в производственной системе // БТП. 1995. - № 7. - С. 45 - 46.

93. Матвеев В.Н. Информационная оценка системы // Вестн. КузГТУ. 2001. - № 2.- С.63 - 68.

94. Матвеев В.Н., Гвоздев Д Б. Информационный подход к созданию шахтных технических систем // Тр. 13-ой Международной конференции ICAMC-98.- Словакия: Кошице (8-11 сентября 1998 г.).-С. 378-381.

95. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Методика определения насыщенности оперативной информацией шахтной пусковой аппаратуры // Вестн. КузГТУ. 1999. - № 6. - С. 27 - 29.

96. Матвеев В.Н. Наблюдаемость и упорядоченность структуры систем // Вестн КузГТУ. 2003. - № 1. - С. 25-27.

97. Матвеев В.Н. Определение показателя безопасности взрывозащищенного электрооборудования // БТП. 1996. - № 2.-С. 19-20.

98. Матвеев В.Н. Повышение безопасности эксплуатации взрывозащищенного электрооборудования в шахтной эргатиче-ской системе: Дис. канд. техн. наук. Кемерово, 1988. - 213 с.

99. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Повышение информационного ресурса взрывозащищенных магнитных пускателей // БТП. -1999:-№9;-С. 31 -33.

100. Матвеев В.Н. Структурный и параметрический синтез компонентов шахтной системы электроснабжения нового уровня безопасности // Изв. ВУЗов. Горн, журн-2003.- № 3. С. 117-122.

101. Матвеев В.Н., Гвоздев Д.Б. Схема управления взрывозащищенных магнитных пускателей с повышенным информационным ресурсом // Изв. ВУЗов. Горн. журн.- 2001. -№1.-С. 87-90.

102. Матвеев В Н. Шахтные коммутационные аппараты нового уровня безопасности / Под общ. ред. Г.И. Разгильдеева. -Кемерово: КузГТУ, 2001. 150 с.

103. Матвеев В Н. Эволюция материи и безопасность живого мира // Вестн. КузГТУ. -1998. № 6. - С. 33 - 36.

104. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов (РД 08-120-96) // БТП. 1997. -№2: -С. 46-56.

105. Микрюков А. М. Повышение безопасности и эффективности процесса восстановления горного электрооборудования: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1989. - 18 с.

106. Миц В.Н., Глушко Я;М. Критерий оценки эффективности некоторых мероприятий по обеспечению безопасности работ// Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1969 - № 7. - С. 57 - 59.

107. Миц В.Н., Грих P.C. Формирование опасностей, место и роль мер и средств защиты в предупреждении аварий // БТП. -1970.-№Ю.-С. 37-39.

108. ИЗ. Мнухин А. Г. Оценка безопасности и работоспособности систем электроснабжения угольных шахт // БТП. -1987. -№2; -С. 26-29.

109. Мозгалевский A.B., Койда А.Н. Вопросы проектирования систем диагостирования. — JI.: Энергоатомиздат, 1985. -116 с.

110. Мозгалевский A.B., Калявин В.П., Костаниди Г.Г. Диагностирование электронных систем / Под. ред A.B. Мозгалев-ского. JL: Судостроение, 1984. - 224 с.

111. Мозгалевский A.B., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика (непрерывные объекты). М.: Высш. школа, 1975.-205 с.

112. Моисеев H.H. Человек и ноосфера.- М.: Мол. гвардия, 1990.-351 с.

113. Мороз. А.И. Курс теории систем: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Высш. школа, 1987. - 304 с.

114. Мясников A.A., Старков С.П., Чикунов В.И. Предупреждение взрывов газа и пыли в угольных шахтах. М.: Недра, 1985.- 205 с.

115. Надежность аппаратуры и средств горной автоматики/ Л.Г. Мелькумов, М.С. Рабинович, В.Б. Гинзбург и др. М.: Недра, 1974.-304 с.

116. Надежность и живучесть систем связи / Б.Я. Дудник, В.Ф. Овчаренко, В.К. Орлов и др. М.: Радио и связь, 1990. -344 с.

117. Нечипоренко В.И. Структурный анализ и методы построения надежных систем. М.: Советское радио, 1968 - 255 с.123: Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем (Эффективность и надежность). М.: Советское радио, 1977. - 216 с.

118. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения.- JL: Машиностроение, 1985. 199 с.

119. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного / Пер. с англ. В.Ф. Пастушенко. М.: Мир, 1990. -344 с.

120. Однокристальные микроЭВМ: Справочник/ A.B. Бобо-рыкин, Г.П. Липовецкий, Г.В. Литвинский и др. М.: БИНОМ, 1994.-400 с.

121. Ольденбург Р., Сарториус Г. Динамика автоматического регулирования.- М.: Госэнергоиздат, 1949.-328 с.

122. Основы взрывозащищенности электрооборудования / Н.Ф. Шевченко, М.В. Хорунжий, H.A. Бойков и др. М.: Энерго-издат, 1982.-320 с.

123. Охрана труда / Под ред. К.З. Ушакова.- М.: Недра, 1986.- 624 с.

124. Падалко Л.П. Критерии и методы оптимального управления электроэнергетической системой. Минск: Наука и техника, 1979.- 200 с.

125. Петров K.M. Экология человека и культура: Учеб. пособие. СПб: Химиздат, 1999. - 384 с.

126. Поляков Ю.И. Методы оценки и анализа производственной опасности.-М : ЦНИЭИуголь, 1980. 17 с.

127. Поляков Ю.И. О терминологии, используемой при оценке производственной опасности // БТП. 1980. - № 10. - С.60.

128. Поляков Ю.И., Рычковский В.М. Основы классификации объектов по степени опасности // Уголь. 1999. - № 10. -С.65-67.

129. Попов А.И., Козлитин A.M. Методологические подходы и количественная оценка риска чрезвычайных ситуаций в регионах с потенциально опасными объектами // БТП 1995. -№ 2.-С. 10-14.

130. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1986.- 447 с.

131. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. М: Энергоатомиздат, 1989.432 с.

132. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Разд. VTI. Электрооборудование специальных установок. -М.: Атомиздат, 1990. 110 с.

133. Разгильдеев Г.И. Серов В.И. Безопасность и надежность взрывозащищенного электрооборудования. М.: Недра, 1992. -207 с.

134. Разгильдеев Г.И., Матвеев В.Н. Безопасный подход к созданию систем электроснабжения подземных участков угольных шахт // Электробезопасность. 1995. - № 2. - С. 24 - 28.

135. Разгильдеев Г.И., Баранов С.Д. Взрывозащищенные рудничные электродвигатели: эксплуатация и ремонт. М.: Недра, 1991 - 184 с.

136. Разгильдеев Г.И. Надежность электромеханических систем и электрооборудования. Кемерово: КузГТУ, 2001. - 175 с.

137. Разгильдеев Г.И; Оценка безопасностных свойств взрывозащищенного электрооборудования//Электробезопасность. -1994. -№1-4.-G. 42-48.

138. Разработка алгоритма поиска неисправности взрыво-защищенных магнитных пускателей серии ПВИ: Отчет о НИР (заключит.) / КузПИ; Руководитель Л.Я. Гимельшейн; Отв. исполнитель В Н. Матвеев.- № ГР 01840041375; Инв. № 02850003329. Кемерово, 1984.- 66 с.

139. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов / Пер. с нем. под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1988.-208 с.

140. Расчет допустимых уровней концентрации метана в горных выработках угольных шахт // A.A. Мясников, А.Ф. Павлов, М.А. Абрамов, В.Л. Назаров / ФТПРПИ 1978 . - № 1. - С.62 -66.

141. Рашевски Н. Некоторые медицинские аспекты математической биологии / Пер. с англ. под ред. В В. Парина. М.: Медицина, 1966. - 243 с.

142. Рекомендации по оценке безопасного состояния электрооборудования и систем защитного отключения при эксплуатации в шахтах / П.Ф. Ковалев, В.В. Калинин, В В. Химич и др. -Макеевка Донбасс, 1979.-26 с.

143. Рекомендации по рациональной организации поиска и устранения неисправностей в магнитных пускателях серии ПВИ / Л.Я. Гимелынейн, В.Н. Матвеев, A.M. Микрюков и др. М.: ВНИИУуголь, 1987 -34 с.

144. Рекомендации по управлению безопасностью труда в очистных и подготовительных выработках шахт ПО «Ленинск-уголь» / А.Ф. Галанин, В.А. Бонецкий, A.C. Богатырева и др. -Ленинск-Кузнецкий* 1991.-67 с.

145. Ронжин О.В., Зварыкин М.В. Прогноз безопасности технологического оборудования // БТП -1971.- № 6. С. 49 - 51.

146. Савин В.Ф. Существует ли общая энергетическая мера различных аварийных поражающих воздействий на человека?/ БТП. 1999.-№6.-С. 29-32.

147. Свами M., Тхуласираман К. Графы, сети, алгоритмы. -М.: Мир, 1984.- 300 с.

148. Симонов Н.Ф. Исследование надежности и совершенствование рудничных взрывозащищенных магнитных пускателей: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Донецк, 1983.-24 с.

149. Словарь иностранных слов. М.: Рус. яз., 1986. - 608 с.

150. Смирнов Э.А. Основы теории организации. М.: ЮНИТИ, 2000. -375 с.

151. Советский энциклопедический словарь / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Сов. энциклопедия, 1987 - 1600 с.

152. Соболев В.Г. Электрическая изоляция рудничного электрооборудования. М.: Недра, 1982. - 189 с.

153. Солодовников В В., Плотников В Н., Яковлев A.B. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1985. - 536 с.

154. Солодовников В.В. Синтез корректирующих устройств следящих систем при типовых воздействиях // Автоматика и теле-механика.-1951№ 5. С. 352 - 388.

155. Солодовников В В., Ленский В.Л. Синтез систем управления минимальной сложности // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1966. - № 2. - С. 11 -18.

156. Солодовников В.В., Тумаркин В.И. Теория сложности и проектирование систем управления. М.: Наука, 1990. — 168 с.

157. Соломонов П.А. Безопасность авиационной техники и безопасность полетов.- М.: Транспорт, 1977. 272 с.

158. Состояние и причины производственного травматизма на предприятиях Минуглепрома СССР в 1989 году. М.:

159. Минуглепром СССР. Главное управление охраны труда, ТБ и горноспасательных частей, 1990. 69 с.

160. Состояние травматизма на предприятиях и в организациях Кемеровской области. Администрация Кемеровской области. НЦ ВостНИИ. - Кемерово, 1997. - 13 с.

161. Состояние травматизма на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации в 1993 году (обзор). -Министерство топлива и энергетики Российской Федерации. ВостНИИ. Кемерово, 1994. - 70 с.

162. Состояние травматизма на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации в 1998 году (обзор). Министерство топлива и энергетики Российской Федерации: ВостНИИ. - Кемерово, 1999. - 43 с.

163. Состояние травматизма на угольных предприятиях компании «Росуголь» в 1996 году (обзор). НЦ ВостНИИ. - Кемерово, 1997.-70 с.

164. Спиркин А.Г. Философия: Учебник. М.: Гардарика, 1998.-816 с.

165. Справочник по инженерной психологии / Под ред. Б.Ф. Ломова. М.: Машиностроение, 1982.- 368 с.

166. Справочник по надежности / Пер. с англ. Ф.С. Соловейчика; Под ред. Б.Е. Бердичевского. М:: Мир, 1970. - Т. 3. -261 с.

167. Статистические сведения о производственном травматизме на угольных предприятиях России за 2000 год. Министерство энергетики Российской Федерации. НЦ ВостНИИ. - Кемерово, 2001.-11 с.

168. Сташин В.В., Урусов A.B., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

169. Структура и формы материи / Под ред. В.А. Амбарцу-мяна. М.: Наука, 1967. - 647 с.

170. Суходольский Г.В. Структурно-алгоритмический анализ и синтез деятельности.- Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1976.120 с.

171. Тищенко Н.М. Введение в проектирование систем управления.- М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

172. Трунов В.Б., Саломатин В.М. Повреждения и эксплуатационная надежность оболочек рудничного электрооборудования // Промышленная энергетика. 1980. - № 10. - С. 32-35.

173. Уилсон Р. Введение в теорию графов. М.: Мир, 1977.207 с.

174. Управление, информация, интеллект / А.И. Берг, Б.В. Бирюков, Е.С. Геллер и др. М.: Мысль, 1976. - 383 с.

175. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии. М.: Мысль, 1974. - 253 с.

176. Ушаков К.З., Софоновский В.И. Прогноз безопасности труда и оценка технических решений // БТП.- 1972. №11.-С. 18-20.

177. Физический контроль массивов горных пород / Б.Г. Тарасов, В.В. Дырдин, В В. Иванов, А.Н. Фокин. М.: Недра, 1994.-240 с.

178. Френкель Ю.М., Носик М.И., Буров Н.Ф. К анализу причин воспламенений метана и пыли в шахтах // БТП.- 1981.- № 10.-С. 56-57.

179. Хвощ С. Т., Варлинский H.H., Попов Е.А. Теория графов. Л.: Машиностроение, 1987. - 640 с.

180. Химич В.В. Совершенствование средств контроля проветривания и отключения электроэнергии для повышения безопасности проведения подготовительных выработок в газовых шахтах: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Макеевка Донбасс, 1984 - 18 с.

181. Хэнли Э.Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска /Пер с англ. М.: Машиностроение, 1984. -528 с.

182. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике / Пер. с англ. под ред. Р.Л. Добрушина и О.Б. Лупанова. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 830 с.

183. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах «человек техника».- М.: Машиностроение, 1983.-263 с.

184. Шишкин Н.Ф., Антонов В.Ф. Основные направления электрификации современных шахт. М.: Недра, 1981. - 116 с.

185. Шишкин Н. Ф., Миндели Г. В. Электробезопасность в шахтах и взрывоопасных помещениях. Тбилиси: Цодна, 1960. -216 с.

186. Шредингер Э. Что такое жизнь? С точки зрения физика / Пер. с англ. A.A. Малиновского, Г.Г. Порошенко. М.: Атомиздат, 1972.-88 с.

187. Щуцкий В.И., Пронь В.В. Классификация отказов рудничного электрооборудования по влиянию на безопасные свойства//Изв. ВУЗов. Горн, журн., 1981. -№9.-С. 94 97.

188. Щуцкий В.И., Пронь В.В. Общие математические модели процессов нарушения безопасных свойств рудничного взрыво-защищенного электрооборудования // Изв. ВУЗов. Горн. журн. -1984. -№3.- С. 104- 108.

189. Щуцкий В. И. Электротравматизм и пути его снижения на горнорудных предприятиях. // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1980. -№19. — С. 28-31.

190. Эйген М., Шустер П: Гиперцикл: принципы самоорганизации макромолекул / Пер. с англ. под ред. М.В. Волькенштейна и Д.С. Чернавского. М.: Мир, 1982. - 270 с.

191. Эйген М., Виклер Р. Игра жизни / Пер. с нем. под ред. М.В. Волькенштейна. М.: Наука, 1980. - 94 с.

192. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления/ Пер. с англ. под ред. Н.С. Райбмана. М.: Мир, 1975. - 684 с.

193. Электробезопасность на промышленных предприятиях. Справочник / Р.В. Сабарно, А.Г. Степанов, A.B. Слонченко, Г.Д. Харламов. Киев: Технжа, 1985. - 288 с.

194. Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе / Пер. с англ. Ю.Г. Рудого. М.: Мир, 1987.- 224 с.

195. Эшби У.Р. Введение в кибернетику / Пер. с англ. под ред. В.А. Успенского. М.: Изд-во иностранной литературы, 1959.-432 с.

196. Эшби У.Р. Конструкция мозга / Пер. с англ. под ред. П.К. Анохина и В.А. Шидловского. М.: Мир, 1964.-411 с.

197. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике.-М.: Наука, 1974.- 942 с.

198. Янковский Я. Концепции общей теории информации. -stas @ nt. iac-entek. ru.

199. A.c. № 1174566 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрыво-защищенный магнитный пускатель / Л.Я. Гимельшейн, В.Н. Матвеев (СССР).- № 3657503/22-03; Заявлено 26.10.83; Опубл. 23.08.85, Бюл. № 31. 3 с.

200. A.c. № 1337527 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Устройство для диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов / Л.Я. Гимельшейн, В Н. Матвеев (СССР). № 4060649/22-03; Заявлено 17.03.86; Опубл. 15.09.87, Бюл. №34.-4с.

201. A.c. № 1362851 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрыво-защищенный магнитный пускатель / Л.Я. Гимельшейн, В.Н: Матвеев (СССР). № 4050668/22-03; Заявлено 07.04.86; Опубл. 30.12.87, Бюл. №48.-4 с.

202. A.c. № 1470978 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрыво-безопасный магнитный пускатель / Л.Я. Гимельшейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4237660/22-03; Заявлено 19.03.87; Опубл. 07.04.89, Бюл. № 13.- 5 с.

203. A.c. № 1553721 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Устройство для диагностирования взрывозащищенных электроаппаратов / Л.Я. Гимельшейн, В.Н. Матвеев (СССР). № 4413995/22-03; Заявлено 22.04.88; Опубл. 30.03.90, Бюл. №12.- 5 с.

204. Ac. № 1777195 СССР, МКИ4 Н02 НЗ/08. Устройство для токовой защиты электроустановки / В.Н. Матвеев (СССР).-№ 4828001/07; Заявлено 02.04.90; Опубл. 23.11.92, Бюл. № 43 -8 с.

205. А.с. № 1778318 СССР, МКИ4 Е21 F9/00. Взрыво-защищенный магнитный пускатель с устройством диагностирования / В.Н. Матвеев (СССР). № 4835428/03; Заявлено 05.06.90; Опубл. 30.11.92, Бюл. № 44. - 6 с.

206. А.с. № 1781439 СССР, МКИ4 Е21 F9/00, Н02 Н7/00. Устройство контроля изоляции/ В.Н. Матвеев (СССР).-№4869682/03; Заявлено 26.09.90; Опубл. 15.12.92, Бюл. №46.-8 с.

207. Cohn D.L. Mathematical Biophysics. University of Chicago Press, 1955.

208. Emerson F. Methane Spotters//World Mining Equipment Digest. 1999. - № 8. - P. 18 - 21.

209. Firganek B. New Solution in mining Environmental control system. —The 13 -14 International Conference on Automation in Mining. The 13 International Conference on Process Control and Simulation. Sept. 8-11, 1998. - Slovac Repablic. - P. 261 - 264.

210. Hemming F.O. Aircraft accidents and human factors // Aerospace Medicine. 1973. - V.44, № 6. - P. 682 - 684.

211. Howland A.H. Hazard analysis and human element.- 3-rd International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion Process Ind. Basel. - 1980. - V.2. - P. 174 - 204.

212. Judias M. Miners and Communications // World Mining Equipment. 1999. - № 2. - P. 8 - 19.

213. Mertblack A. Canad's Fast Track to the Mining Supply Industry // Engineering and Mining Journal 1999. - № 3. - P. 18 - 22.

214. Mowshowitz A. Entropy and complexity of grafs III III. -Bull. Math. Biophisikcs, 1968. -V. 30. № 1-3.

215. Pierre F. Finn Miners Group // World Mining Equipment. -1998:-№10.-P. 12-20.

216. Radahl K., Vokac Z. Work stress in Norwegian trawler fisherman // Ergonomics. 1977. - V.20, № 6. - P. 633 - 642.

217. Smith G. New Generation of Sumbos // World Mining Equipment Digest. 1998.-№ 11.-P. 18-21.

218. Snaps I. ABB and Ttech mining equipment's // World Mining Equipment. 1998. - № 8. - P. 6 -12.