Мониторинг состояния водителей как способ повышения безопасности горных работ

Верхозин С.С., редактор журнала "Золотодобыча", отдел маркетинга АО "Иргиредмет", канд. филол. наук

Добыча полезных ископаемых – отрасль с вредными и тяжелыми условиями труда, высоким производственным травматизмом. На горнодобывающем предприятии существует множество источников потенциальной опасности, и один из наиболее серьезных – горная техника. Для обеспечения безопасности ее эксплуатации недропользователи обращаются к разным средствам, в частности системам мониторинга состояния водителей.

Статистика и причины производственного травматизма

Добыча полезных ископаемых входит в список отраслей с вредными и тяжелыми условиями труда. Риск получить серьезную травму или погибнуть в ней выше, чем во многих других сферах человеческой деятельности.

Согласно данным Росстата, общее число пострадавших на добыче полезных ископаемых в России за 2021 год составило 1 743 человека, из них со смертельным исходом – 179, см. рис. 1 [1].

Рисунок 1. Количество пострадавших на производстве по некоторым видам экономической деятельности в России в 2021 году

Всего в 2021 году в России было зарегистрировано 21 609 случаев производственного травматизма, из них со смертельным исходом – 1 205 [1]. Статистические данные показывают, что если в абсолютных числах общее количество пострадавших в добыче меньше, чем в обрабатывающих производствах, транспортировке и хранении, то в пересчете на тысячу работающих отрасль находится на первом месте среди перечисленных видов экономической деятельности (табл. 1).

Таблица 1. Количество пострадавших на производстве по некоторым видам экономической деятельности в России в 2021 году в расчете на тысячу работающих

Источник: Росстат

В горнодобывающей промышленности Канады в 2021 году насчитывалось около 403 тыс. работников [5]. За тот же период было зарегистрировано 2 924 пострадавших (7,3 на тысячу работающих), со смертельным исходом – 51 (0,13 на тысячу работающих) [6].

В США в 2021 году выявлен 3 421 случай травматизма в отрасли [7], со смертельным исходом – 37 [8]. В пересчете на тысячу работающих (при численности работников отрасли в 301,24 тыс. человек) показатели составят примерно 11,4 и 0,12 соответственно.

Сводные данные по рассматриваемым странам представлены в табл. 2.

Таблица 2. Сводная таблица производственного травматизма в добыче полезных ископаемых в выбранных странах в 2021 году

Интересные данные по травматизму можно найти в отчете, подготовленном Международным советом по горнодобывающей промышленности и металлургии (ICMM) [10]. В соответствии с результатами исследования, проведенного среди членов этой организации, в число которых входят ведущие горнодобывающие компании мира (AngloGold Ashanti, Barrick Gold, BHP, Codelco, Freeport-McMoRan, Gold Fields, Newmont, Rio Tinto и др.), общее количество зарегистрированных производственных травм в 2022 году составило 7 126 (в 2021 году – 7 355), зафиксировано 33 смертельных случая (2021 – 45).

Основной причиной травм со смертельным исходом, вне зависимости от расположения предприятия, типа добываемого полезного ископаемого и других особенностей, стала передвижная техника – 27 % (9 случаев). На падающие объекты приходится 15 % смертей (5 случаев), прочее оборудование и работу на высоте – по 12 % (по 4 случая).

Опубликованные ICMM данные подтверждают, что горная техника – один из главных источников опасности в отрасли, и особое внимание в этом отношении следует обратить на карьерные самосвалы, с эксплуатацией которых связано свыше 20 % происшествий со смертельным исходом [2].

Попытки проанализировать происшествия с карьерными самосвалами на добыче полезных ископаемых предпринимались неоднократно. Так, исследование 81 случая, зарегистрированного в 2005–2018 годах в США, позволило установить [2], что причиной более половины инцидентов (54 %) являлось столкновение машины с объектами окружающего ландшафта, 15 % – наезд на человека, 9 % – столкновение с другой техникой, еще 11 % – взаимодействие типа "человек – техника – окружающая среда" (например, падение с самосвала или контакт с опасностью, возникшей или усугубившейся в результате его эксплуатации). Более трети всех аварий были вызваны потерей управления (36 %), 22 % – неисправностями, 18 % – недостаточным контролем ситуации. В 67 % случаев к происшествию привели действия водителя.

Результаты аналогичной работы, выполненной по результатам изучения 152 случаев со смертельным исходом, зарегистрированных с 1995 по 2014 годы, демонстрируют, что 42 % инцидентов были связаны с потерей контроля над машиной [9]. Ошибки водителя, в частности из-за усталости, также являются одной из главных причин нефатальных происшествий с техникой [11].

Системы мониторинга состояния водителей

Происшествия с горной техникой могут быть вызваны недостаточно качественной организацией работ на конкретном участке или предприятии в целом, неблагоприятными внешними условиями, плохим психологическим и психофизиологическим состоянием водителя, которое повышает вероятность переутомления и, как следствие, принятия ошибочных решений, способных привести к самым пагубным последствиям.

По некоторым подсчетам [13], усталость и отвлечение внимания водителя являются причиной почти 60 % аварий с самосвалами на горнодобывающих предприятиях и практически 30 % происшествий с участием автотранспортной техники на дорогах.

Существует множество факторов, обуславливающих усталость и отвлечение внимания: длительность смены, плохое освещение, выполнение повторяющихся задач, некачественно спланированное рабочее расписание и т.п. Все они актуальны как для открытых, так и для подземных горных работ.

Усталость и отвлечение внимания имеют физические проявления, поэтому их вполне можно регистрировать, анализировать и на основе этого предупредить происшествие, сохранить здоровье и жизнь сотрудника, не допустить нарушения рабочего процесса, материального и финансового ущерба.

Выделяют различные признаки, по которым можно распознать отклонения в поведении водителя самосвала: положение рук на рулевом колесе и особенности его вращения, смещение с траектории движения, моргание, зевание, выражение лица и положение головы, частота дыхания и сердцебиения, температура тела, активность головного мозга и др.

Для распознавания таких отклонений используются различные средства. К примеру, бортовые датчики способны отслеживать движения рулевого колеса, системы машинного зрения и анализа изображений – распознавать движения губ и глаз, выражения лица, носимые сенсоры – измерять частоту дыхания и сердцебиения.

Собираемые этими и другими устройствами данные обрабатываются и анализируются с помощью современных цифровых технологий – искусственного интеллекта, машинного обучения и т.п., и в случае выявления признаков усталости, отвлечения внимания, засыпания система предупреждает водителя и диспетчера звуковым или иным сигналом.

Примерная схема работы системы мониторинга состояния водителя карьерного самосвала показана на рис. 2.

Рисунок 2. Примерная схема работы системы мониторинга состояния водителя карьерного самосвала

Примеры использования

Сегодня есть достаточно большое количество компаний, предлагающих недропользователям свои решения в области мониторинга состояния водителей, практика использования таких систем в мировой горнодобывающей промышленности постоянно расширяется.

В качестве примера можно привести систему Driver Safety System (DSS) от Caterpillar. DSS функционирует на базе видеорегистратора, инфракрасных датчиков, производительного и защищенного аппаратного обеспечения, позволяет замерять такие показатели, как время, в течение которого закрыты глаза, и положение головы водителя во время движения самосвала.

В случае засыпания или отвлечения водителя DSS предупреждает его об этом звуковым сигналом или вибрацией сидения, а также передает соответствующие данные на пункт управления. Дополнительно система оснащается GPS-модулем, который отслеживает местоположение, скорость и направление движения самосвала.

В компании подсчитали, что ежедневно благодаря DSS предотвращаются 238 инцидентов, вызванных усталостью, количество таких происшествий на предприятии при использовании системы снижается на 80 %. Согласно данным Caterpillar, ей оборудовано уже свыше 5 тыс. самосвалов, работающих более чем на 200 предприятиях по всему миру.

Схожим образом устроены решения других производителей, в частности HxGN MineProtect Operator Alertness System (OAS) от Hexagon. Система основана на использовании технологии машинного зрения, способна анализировать состояние и поведение водителя самосвала во время движения.

К началу 2022 года OAS были укомплектованы 35 единиц горной техники золотодобывающего предприятия Damang (Гана), которое принадлежит Gold Fields (рис. 3). Решение о внедрении системы было принято по результатам испытаний, проведенных в конце 2020 – начале 2021 года.

Рисунок 3. В Gold Fields внедрение OAS на руднике Damang позиционируют как способ не только повысить производственную безопасность, но и улучшить репутацию компании, продемонстрировать ее ответственность перед сотрудниками (Фото: Enock4seth/Wikimedia Commons)

В 2023 году за свою систему Hexagon удостоилась двух австрийских отраслевых наград в категориях "Успешный проект года" (за внедрение OAS на шахтной технике предприятия Rosebery компании MMG Ltd. в Тасмании) и "Высокие результаты в применении IIoT" (за внедрение промышленного интернета вещей в отрасли).

В отличие от DSS и OAS система Readi от фирмы Fatigue Science базируется не на использовании видеорегистратора и вспомогательных устройств, а на биоматематической модели определения усталости SAFTE, которая анализирует поступающие с носимых устройств персональные данные о качестве сна водителя, прогнозируя его состояние и отправляя соответствующие сведения начальнику рабочей смены, который в случае выявления каких-либо отклонений может принять предупредительные меры.

В одном из исследований, на которые ссылается фирма, указано, что такой подход позволяет на 50 % сократить количество предупреждений, выдаваемых вышеупомянутой системой DSS.

К настоящему времени решение Fatigue Science используют свыше 25 горнодобывающих предприятий в разных странах мира. Среди последних примеров – один из крупнейших в мире золотых рудников Lihir (Папуа – Новая Гвинея) компании Newcrest Mining, на котором Readi запустили в 2022 году, и Minera Panama, подразделение First Quantum Minerals, внедрившее систему на медном руднике в Панаме в 2023 году. За свою разработку фирма была удостоена премии в области инноваций в охране труда от американской организации National Safety Council.

Используются подобные решения не только на зарубежных предприятиях. Так, например, в 2021 году система DSS была запущена на девяти карьерных самосвалах Komatsu HD785-7 горно-обогатительного комбината АО "ПАВЛИК" в Магаданской области.

В 2020 году система мониторинга состояния водителей на основе цифрового видеорегистратора (одного из российских разработчиков) была установлена на 15 автомобилях "Полюс Логистики". К концу лета 2022 года она была развернута уже на 262 транспортных средствах: 156 пассажирских автомобилях и 106 транспортных средствах, перевозящих опасные грузы.

Осенью 2022 года компания "Металлоинвест" сообщила о начале реализации проекта по оснащению системой мониторинга состояния водителей автопарков Лебединского и Михайловского горно-обогатительных комбинатов (ГОК). До конца года ею планировалось оснастить около 20 большегрузных автомобилей, в 2023 году – весь парк техники ГОКов.

Система включает комплект оборудования с предустановленным программным обеспечением на основе нейросети, которое анализирует видеопотоки и выполняет поиск нежелательных сценариев поведения водителя, например, признаков усталости или сонливости, его отвлечение от дороги, использование мобильного телефона во время движения и т.д.

Список использованных источников

1. Российский статистический ежегодник. 2022: Стат.сб./Росстат. – Р76 М., 2022 – 691 с.
2. Bellanca J.L., Ryan M.E., Orr T.J., Burgess-Limerick R.J. Why Do Haul Truck Fatal Accidents Keep Occurring? Min Metall Explor. 2021 Apr;38(2):1019-1029. DOI: 10.1007/s42461-021-00410-1.
3. Constable, T. Independent Mining Statistics Should Be Used Accurately / T. Constable. – Текст : электронный // Minerals Council of Australia : [сайт]. – URL: https://minerals.org.au/resources/independent-mining-statistics-should-be-used-accurately/.
4. Key work health and safety statistics Australia 2022. – Текст : электронный // Safe Work Australia : [сайт]. – URL: https://www.safeworkaustralia.gov.au/doc/key-work-health-and-safety-statistics-australia-2022.
5. Minerals and the economy. Employment in Canada's minerals sector. – Текст : электронный // Natural Resources Canada : [сайт]. – URL: https://natural-resources.canada.ca/our-natural-resources/minerals-mining/mining-data-statistics-and-analysis/minerals-and-the-economy/20529#Employment.
6. National Work Injury/Disease Statistics Program. – Текст : электронный // Association of Workers’ Compensation Boards of Canada : [сайт]. – URL: https://awcbc.org/en/statistics/#nwisp.
7. Number and rate of nonfatal lost-time injuries, 2019–2022. – Текст : электронный // Centers for Disease Control and Prevention : [сайт]. – URL: https://wwwn.cdc.gov/NIOSH-Mining/MMWC/Injuries/NumberAndRate.
8. Number and rate of occupational mining fatalities by year, 1983–2022. – Текст : электронный // Centers for Disease Control and Prevention : [сайт]. – URL: https://wwwn.cdc.gov/NIOSH-Mining/MMWC/Fatality/NumberAndRate.
9. Porter, W. Haul Trucks Can Kill! / W. Porter. – Текст : электронный // CoalZoom : [сайт]. – URL: http://www.coalzoom.com/article.cfm?articleid=8832.
10. Safety Performance: Benchmarking Progress of ICMM Company Members in 2022. – Текст : электронный // International Council on Mining and Metals : [сайт]. – URL: https://www.icmm.com/en-gb/research/health-safety/benchmarking-2022-safety-data.
11. Santos B.R., Porter W.L., Mayton A.G. (2010) An Analysis of Injuries to Haul Truck Operators in the U.S. Mining Industry. Proc Hum Factors Ergon Soc Annu Meet SAGE 54(21):1870–1874.
12. Sedik, A.; Marey, M.; Mostafa, H. An Adaptive Fatigue Detection System Based on 3D CNNs and Ensemble Models. Symmetry 2023, 15, 1274. https://doi.org/10.3390/sym15061274.
13. Zakharia, N. Driver fatigue / distraction / behavioural technology can save more than lives / Zakharia. – Текст : электронный // Australian Mining : [сайт]. – URL: https://www.australianmining.com.au/driver-fatigue-distraction-behavioural-technology-can-save-more-than-lives/.