Последние 10-15 лет развития технологий характеризовались стремительным проникновением портативной электроники во все сферы жизни. Наиболее показательным в этом смысле является успех смартфонов, планшетов и умных часов. В то же время можно наблюдать серьезный количественный и качественный разрыв между сектором бытовой электроники и промышленной мобильной электроники, предназначенной для опасных производств – мобильная взрывозащищенная электроника может быть пересчитана на пальцах рук, оборудование в каждой категории представлено несколькими образцами. Какие решения предлагают рынку российские разработчики?
Специалисты, работающие на опасных производствах, используя вне работы самые современные электронные гаджеты, сталкиваются с отсутствием аналогичных по функционалу устройств у себя на предприятиях. Вследствие этого при проведении тендеров к закупаемому оборудованию начинают предъявляться требования, соответствующие лучшим образцам техники применяемой в быту, которым промышленность не может их удовлетворить.
Это послужило мотивом для разработки и начала серийного производства электронного взрывозащищенного планшета «Умный напарник». Техническое задание на разработку планшета было сформулировано в результате предварительных консультаций с представителями горнодобывающих предприятий, сервисных организаций и научных учреждений. На основании этих консультаций и исследования рынка взрывозащищённого оборудования было принято решение о разработке собственного электронного планшета, а не адаптации уже производимого зарубежного оборудования.
На первом этапе планшет создавался как электронный помощник для работников угольных шахт, опасных по взрывам метана и угольной пыли, и имел рудничное особовзрывобезопасное (РО) исполнение. После начала продаж к нам стали поступать запросы о возможности эксплуатации данного планшета на нефтеперерабатывающих предприятиях. В 2020 году был получен сертификат на уровни взрывозащиты РО Ex ia I X и 0Ex ia IIC T4 X для планшета «Умный Напарник», которые позволяют использовать планшет в условиях постоянного присутствия взрывоопасной атмосферы, существующей как в шахтах, так и на предприятиях, занимающихся добычей и переработкой нефти и газа.
Кратко опишем основные компоненты планшета. В корпусе размещена фотокамера с автоматическим автофокусом; для возможности работы в полной темноте в корпусе планшета установлена мощная светодиодная вспышка-фонарь, позволяющая проводить фотосъемку при полном отсутствии освещения и обеспечивающая правильную фокусировку камеры. Рядом с фотокамерой на задней панели планшета расположен тепловизор, позволяющий быстро оценить места локальных перегревов, утечек газа (по градиенту температуры). Микрофоны, расположенные на лицевой и задней панелях планшета, позволяют комментировать производимые видеозаписи. Установленный на планшете процессоры Intel (Atom®, Celeron®) позволяет обрабатывать разнообразные данные в реальном режиме времени и создавать различные визуализации, в том числе и 3D.
Дисплей защищен двухмиллиметровым стеклом Corning® Gorilla® Glass с емкостным сенсорным экраном. На задней панели расположен разъем для подключения зарядного устройства. Также этот разъем включает в себя линии интерфейсов для подключения внешних устройств (рис. 1).
На контакты разъема выведены следующие интерфейсы: RS-485, USB, Ethernet (рис. 2). USB-интерфейс дополнительно позволяет производить подачу искробезопасного питания на прибор, подключаемый к планшету.
При заказе пользователь может выбрать устанавливаемый процессор в связке с оперативной памятью и объемом твердотельного накопителя. Для коммуникации с внешними беспроводными сетями передачи данных используются модуль сотовой связи (GSM) и WiFi. Питание обеспечивается от литий-ионных аккумуляторов емкостью 12 А*ч.
Использование операционной системы Microsoft Windows позволяет получить доступ к большому разнообразию различного научного программного обеспечения, а также создавать свое собственное программное обеспечение при минимальных затратах на разработку. Общие преимущества Windows как платформы для промышленных планшетов: большое количество программ уже разработанных для этой операционной системы; привычный интерфейс – то, что вы видите на своем домашнем или рабочем компьютере, тоже вы будете видеть и на планшете; легкость и удобство освоения для программистов; большое количество разработчиков программного обеспечения.
Планшет является универсальной платформой, к которой можно подключать различное технологическое и научное оборудование (рис.1 и 2). Для взаимодействия планшета с внешним оборудованием используются линии взрывозащищенных интерфейсов, расположенные в разъеме зарядного устройства. Внешнее устройство, например, система сбора данных или видеоэндоскоп, может воспользоваться искробезопасным электрическим питанием с данного разъема, а также интерфейсом для обмена данными с электронным планшетом, например, сохранить на встроенном твердотельном жестком диске большой емкости обработанные данные или использовать экран планшета для управления оборудованием.
Для реализации функции планшета как электронного прибора, выполняющего обработку данных по специальным алгоритмам, в том числе и составляющим коммерческую тайну, в планшет, по желанию заказчика, может быть установлен неизвлекаемый электронный USB ключ для защиты интеллектуальной собственности. Либо данный ключ может устанавливать в разъем, доступный пользователю (например, для смены ключа по прошествии срока действия).
Необходимо заметить, что вся электроника позволяет резко расширить возможности человека – повысить его работоспособность, качество выполнения работы, снизить вероятность ошибки. В конечном итоге это влияет на сокращение простоев дорогостоящей техники, снижение количества несчастных случаев и повышение культуры безопасного производства.
Ознакомившись с разработанным планшетом специалисты АО «Воркутауголь» предложили нам создать дополнительный модуль для осмотра скважин – взрывобезопасный технический видеоэндоскоп. Особенностью разрабатываемого оборудования служило требование осмотра эндоскопом вертикальных скважин с подачей эндоскопа снизу и разнонаправленных скважин, а также большая протяженность вертикальных скважин, расположенных в угольной шахте – до 20 метров. В сжатые сроки коллективом нашей компании было разработано техническое задание, комплект конструкторской документации, произведены опытные образцы, произведена сертификация на соответствие требованиям ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» и осуществлена поставка разработанного оборудования заказчику.
Эндоскоп подключается к планшету через разъем внешних устройств и получает искробезопасное питание. По интерфейсу USB эндоскоп передает изображение с камеры, установленной в дистальном конце, на экран планшета. Также на экран планшета выводятся данные об ориентации камеры эндоскопа в скважине. Это позволяет геологам зафиксировать где именно расположен тот или иной дефект или особенность породы в скважине (рис. 3). Изображение, выводимое на экран планшета, может быть сохранено как в виде видеофайла, так и в виде набора фотографий. Изображения можно снабжать комментариями.
Кроме развития собственной линейки взрывозащищенного оборудования наша компания также помогает в разработке как научного оборудования, так и доработке существующего оборудования для его последующей сертификации для работы во взрывоопасной атмосфере (ТР ТС 012/2011).
