Brevet FR2510283A1 — publié le 19830128

La présente invention concerne une instal- lation de mesure de fréquence acoustique avec utili- sation multiple du canal de fréquence acoustique d'une paire à des fins de téléphonie et de mesure, en parti- S culier, dans les exploitations minières souterraines, cette installation comportant des indicateurs de mesu- re, de même qu'un poste d'émission de signaux installé en sous-sol et un poste de réception et d'évalua- tion de signaux installé au jour. On connait des systèmes de fréquence acous- tique dans lesquels chaque paire comporte 24 canaux ayant chacun une largeur de bande de 120 Hz, chaque signal de 5 à 15 Hz pouvant être transmis simultané- mqnt et être ainsi encore téléphoné Grâce à cette utilisation multiple de la paire, on peut, dès lors, raccorder constamment un total de 24 indicateurs de mesure que l'on utilisera pour contrôler des mesures déterminées fréquemment prescrites par les autorités préposées à la surveillance des mines. Dans les installations connues de mesure de fréquence acoustique, le signal de chaque indicateur est tout d'abord converti, dans un poste d'émission de signaux installé en sous-sol, en un signal de fré- quence de 5 à 15 Hz, pour être ensuite transmis à la télévigie via l'émetteur de fréquence acoustique réglé à un canal de fréquence acoustique déterminé. L'alimentation en courant des indicateurs de mesure a lieu via l'installation de mesure de fréquence acous- tique Au jour, le signal de fréquence est capté par un récepteur de fréquence acoustique réglé au canal de fréquence acoustique correspondant, puis il est con- verti en un signal de courant pour être ensuite ache- miné à un enregistreur ou à un poste d'évaluation. Un inconvénient des installations connues de mesure de fréquence acoustique réside dans le fait que l'on ne peut envisager qu'une surveillance et une télé- transmission très limitées des valeurs de mesure En règle générale, en procédant de la sorte, on ne peut - obtenir et assurer qu'une transmission des valeurs de mesure prescrites par les autorités préposéesà la sur- veillance des mines De plus, par suite de l'alimen- tation constante de tous les indicateurs, la consom- mation de courant est très élevée. La présente invention a pour objet d'aug- menter considérablement le nombre des fonctions et des installations à surveiller via des indicateurs de mesure sans pour autant agrandir ou compliquer l'ins- tallation de fréquence acoustique nécessaire à cet effet. Suivant l'invention, on réalise cet objet du fait qu'un multiplexeur est monté en série avec le poste d'émission de signaux et les indicateurs de mesure, lesquels sont réalisés sous forme d'indica- teurs émettant un signal de fréquence proportionnel à la valeur de mesure. Grâce au montage d'un multiplexeur de ce type (installation de mesure à plusieurs positions), on peut raccorder jusqu'à 96 indicateurs de mesure afin de mesurer n'importe quelle grandeur physique dont les valeurs de mesure pourront être évaluées. Ces 96 indicateurs de mesure sont interrogés succes- sivement par le multiplexeur, c'est-à-dire qu'ils sont interrogés de manière séquentielle dans un ordre dé- terminé, cette opération pouvant avoir lieu automati- quement ou manuellement Grâce à ce dispositif et à l'utilisation d'indicateurs de mesure réalisés sous forme d'indicateurs émettant un signal de fréquence proportionnel à la valeur de mesure, on peut, sans plus, accroître considérablement le nombre de fonc- tions et de machines à surveiller En l'occurrence, suivant l'invention, on propose d'alimenter le multi- plexeur en courant à partir du réseau de fréquence acoustique, les indicateurs de mesure ayant les mêmes besoins en courant et en tension Comme indicateurs de mesure avantageux, on propose des indicateurs de température à semi-conducteurs, des indicateurs de pression, des indicateurs d'inclinaison ou des indi- cateurs de longueur potentiométriques constitués chacun des mêmes éléments électroniques de montage. Du fait qu'en principe, le circuit électronique des- tiné à émettre un signal de fréquence de 5 à 15 Hz, proportionnel à la valeur de mesure, est le même pour tous ces indicateurs, ces derniers peuvent être réa- lisés aisément et à un prix, intéressant Le poste de réception et d'évaluation de signaux installé au jour est équipé d'un dispositif d'enregistrement approprié, par exemple, d'un enregistreur à 12 tracés de telle sorte que l'on puisse raccorder un nombre correspon- dant d'indicateurs de mesure. Afin de pouvoir commander le poste d'émis- sion de signaux installé en sous-sol depuis la surface au jour, suivant l'invention, on propose diélargir, d'un émetteur de fréquence acoustique, le poste de réception et d'évaluation de signaux installé au jour et d'élargir, d'un récepteur de commutation, le poste d'émission de signaux installé en sous-sol, un deu- xième canal de fréquence acoustique étant attribué à cet émetteur et à ce récepteur Dans une telle forme de réalisation et en raccordant une installation électronique de traitement des données, à l'interven- tion de cette dernière et chaque fois moyennant une comparaison des valeurs de mesure avec les valeurs théoriques ou les valeurs de mesure préalablement communiquées, on peut prédéterminer les indicateurs de mesure qui doivent être interrogés successivement, de même que l'ordre et la fréquence avec lesquels ils doivent être interrogés Via l'émetteur de fréquence acoustique et le récepteur de commutation monté en sous-sol, le poste d'émission de signaux installé en sous-sol peut chaque fois être commuté de manière cor- respondante via l'installation de traitement des don- nées. En vue d'élargir les possibilités de com- mande, suivant l'invention, il est prévu d'attribuer un récepteur de commutation à chaque indicateur de mesure, de m 8 me qu'un émetteur supplémentaire de fréquence acoustique au poste de réception et d'éva- luation de signaux En l'occurrence, un canal de fréquence acoustique spécial est mis à la disposition de cet émetteur supplémentaire et du récepteur de com- mutation installé en sous-sol Grâce à une installa- tion de mesure de fréquence acoustique et de commande ainsi élargie, à l'aide de l'installation de traite- ment des données par laquelle les valeurs de mesure sont comparées avec des valeurs théoriques ou des valeurs préalablement mesurées, on peut également régler ou commander simultanément plusieurs processus opératoires. En guise de sécurité contre les com- mandes ou les informations erronées, il est prévu, pour l'alimentation en courant, de monter les récep- teurs de commutation en parallèle avec l'indicateur de mesure correspondant via le multiplexeur De la sorte, les récepteurs de commutation du canal de fréquence acoustique supplémentaire ne sont utilisés que pour la commande de processus opératoires, puis- qu'aussi bien ce n'est chaque fois que le récepteur de commutation attribué à l'indicateur de mesure in- terconnecté,qui est alimenté en courant et qui, par- tant, est en mesure d'acheminer ou de déclencher des signaux de commutation. Afin de raccourcir le temps d'interrogation global, suivant l'invention, le poste de réception et d'évaluation de signaux installé au jour comporte un compteur de fréquence comportant une sortie analogique décimale codée en binaire En remplaçant le conver- tisseur utilisé jusqu'à présent dans les installations connues de mesure de fréquence acoustique, par un compteur de fréquence de ce type comportant une sortie analogique décimale codée en binaire, on peut raccour- cir considérablement la durée minimum de llinterroga- tion d'un indicateur de mesure* Les compteurs de fré- quence comportant une sortie analogique décimale codée en binaire mesurent les durées de périodes, de sorte qu'ils effectuent des mesures à peu près 10 fois plus rapidement que les convertisseurs connus. L'invention se caractérise, en particulier, par un haut progrès technique qui réside dans le fait qu'au lieu des 24 indicateurs de mesure que lon pou- vait jusqu'à présent attribuer à une installation de mesure de fréquence acoustique, on peut à présent en utiliser, au maximum, 24 x 96 = 2 304 De la sorte, au lieu de la surveillance de sécurité adoptée pres- que exclusivement jusqu'à présent (teneur en C 0, teneur en CH 4 et quantité d'air des mines), on peut, doréna- vant, déterminer également de nombreuses autres gran- deurs physiques pour les évaluer tant du point de vue statistique que du point de vue technique opératoire* Enfin, par l'adjonction d'appareils émetteurs et ré- cepteurs supplémentaires via des canaux séparés de fréquence acoustique, on peut envisager une automati- sation de la détermination des valeurs de mesure et enfin, on peut même envisager une régulation des pro- cessus opératoires. Des détails complémentaires de l'objet de l'invention seront expliqués ciaprès en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de montage d'une installation de mesure de fréquence acoustique, et la figure 2 représente le schéma de montage d'une installation de commande et de mesure de fré- quence acoustique. En figure 1, l'installation en sous-sol et l'installation au jour sont représentées par des traits discontinus de séparation, le poste l d'émis- sion de signaux installé en sous-sol étant constitué des indicateurs de mesure 2, 3, du multiplexeur 4, ainsi que du poste émetteur de signaux proprement dit Ce dernier est à son tour formé par l'émetteur de fréquence acoustique 6, l'appareil de découplage à distance 7 et le récepteur de commutation 8 Dans ce cas, le récepteur de commutation 8 est un élément supplémentaire par lequel le multiplexeur 4 peut être commandé via l'installation de traitement de données installée au jour. Le poste de réception et d'évaluation de signaux 10 est installé au jour Ce poste comprend un compteur de fréquence Il pourvu d'une sortie décimale codée en binaire, ainsi qu'un récepteur de fréquence acoustique 12 et une alimentation à dis- tance 13 Pour la commande automatique du multiple- xeur 4 via l'installation de traitement de données , on prévoit l'émetteur supplémentaire de fréquence acoustique 14 disposant d'un canal de fréquence acous- tique séparé Dans le poste de réception et d'éva- luation de signaux 10 installé au jour, le conver- tisseur F/I connu est remplacé par un compteur de fréquence 11 pourvu d'une sortie analogique décimale codée en binaire De la sorte, ce compteur de fré- quence 11 mesure la durée d'une période beaucoup plus rapidement (environ 10 fois plus rapidement) que le convertisseur F/I Si l'installation de traitement de données 15 a enregistré un signal de mesure, via l Ié- metteur de fréquence acoustique 14 et le récepteur de commutation 8 en sous-sol, cette installation fait passer directement le multiplexeur 4 au point de mesure suivant ou plut 8 t à l'indicateur de mesure 2 ou 3 De la sorte, la durée minimum nécessaire pour interroger un indicateur de mesure 2 ou 3 est réduit de 13,2 secondes à 1,2 seconde à l'aide de lfinstal- lation de traitement des données et du compteur de fréquence pourvu d'une sortie analogique décimale codée en binaire En comparant les valeurs de mesure avec des valeurs théoriques ou la dernière série de mesures, 11 installation de traitement des données 15 peut alors signaler lequel des indicateurs de mesure 2 et 3 indique des modifications importantes En conséquence, cet indicateur de mesure possède une priorité supérieure et est à nouveau interrogé immé- diatement ou à des intervalles plus courts Un saut d'un indicateur de mesure à l'aide du multiplexeur 4 nécessite 0,2 seconde par indicateur de mesure de sorte que, au besoin, le temps global de mesure nécessaire pour les 96 indicateurs de mesure, soit 2 minutes, peut être considérablement réduit. La figure 2 illustre un élargissement de l'installation de mesure à plusieurs positions en une installation de commande dans laquelle, par l'ad- jonction d'un émetteur supplémentaire de fréquence acoustique ayant un signal de fréquence acoustique propre et également par l'adjonction d'un récepteur de commutation 18, 19 à chacun des indicateurs 2, 3, on peut envisager une commande de processus opéra- toires de tous les départements de l'installation ou 10283 de liensemble de celle-ci L'alimentation en courant des récepteurs de commutation 18, 19 a lieu à partir de l'installation de mesure à plusieurs positions, c'est-à-dire à partir du multiplexeur 4 monté en pa- rallèle avec chacun des indicateurs de mesure corres- pondants 2,3 De la sorte, les récepteurs de commu- tation 18, 19 du canal de fréquence acoustique cor- respondant ne peuvent être utilisés que pour la com- mande de processus opératoires. Si, par exemple, l'indicateur de mesure 3 est précisément dans le mode d'interrogation, il est alors alimenté en courant via le multiplexeur 4 Il émet son signal de 5 à 15 Hz qui est enregistré au jour par l'installation de traitement des données 15. L'indicateur de mesure 3 doit, par exemple, indiquer la course d'un vérin de ripage qui est fixé dans la pile à flèche En conséquence, il mesure la distance sur laquelle la bande transporteuse de taille a déjà avancé Le récepteur de commutation 19 est monté en parallèle avec l'indicateur de mesure 3 Ce récepteur de commutation 19 peut actionner le vérin de ripage dont la course est mesurée par l'indicateur 3 Si l'installation de traitement des données a constaté que la course du vérin de ripage n'est pas encore suffisamment exploitée, elle interrompt l'interroga- tion séquentielle immédiatement ou lors du passage suivant par l'indicateur de mesure 3 Dès lors, l'in- dicateur de mesure est mis sous tension par le multi- plexeur 4 au même titre que le récepteur de commuta- tion 19 Dans cette position, via le canal de fré- quence acoustique monté en parallèle, une impulsion de commande peut être émise vers le récepteur de com- mutation 19, le vérin de ripage atteignant ainsi sa pression maximum De ce fait, le transporteur recule dans sa position extrême, cette caractéristique étant indiquée directement par l'installation de trai- tement des données Dans le cas contraire, il est signalé, à l'opérateur de la raboteuse, que la voie située entre le transporteur et la zone du front de taille est encore bloquée Des commandes erronées sont impossibles, puisqu'aussi bien le récepteur de commutation correspondant 19 n'est alimenté en cou- rant que si l'indicateur de mesure correspondant 3 est branché Dès lors, dans un montage de ce type, le signal de commande correspondant peut devenir opérant. Le fonctionnement des autres indicateurs de mesure 2 avec les récepteurs de commutation corres- pondants 18 peut se dérouler de la même manière, par exemple, pour commander des vérins de ripage, des cylindres de serrage ou également des cylindres de levage pour une installation de rabotage. REVEND ICATIO NS 1 Installation de mesure de fréquence acoustique avec utilisation multiple du canal de fréquence acoustique d'une paire à des fins de télé- phonie et de mesure, en particulier, dans les exploi- tations minières souterraines, cette installation comportant des indicateurs de mesure, de même qu'un poste d'émission de signaux installé en sous-sol et un poste de réception et d'évaluation de signaux installé au jour, caractérisée en ce qu'un multiple- xeur ( 4) est monté entre le poste d'émission de si- gnaux ( 1) et les indicateurs ( 2, 3) qui sont réalisés sous forme d'indicateurs émettant un signal de fré- quence proportionnel à la valeur de mesure. 2 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le mult-iplexeu-r ( 4) est alimenté en courant à partir du réseau de fréquence acoustique. 3 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le multiplexeur ( 4) alimente successivement en courant les indicateurs de mesure ( 2, 3) qui ont chacun une consommation maximale de courant de 10 m A. 4 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les indicateurs de mesure ( 2, 3) sont réa- lisés sous forme d'indicateurs de température à semi- conducteurs, d'indicateurs de pression de jauges de contrainte, d'indicateurs d'inclinaison ou d'indica- teurs de longueur potentiométriques, chacun de ces indicateurs étant constitué d'éléments de montage électroniques identiques. Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le poste de réception et d'évaluation de signaux ( 10) installé au jour est élargi d'un émetteur de fréquence acoustique ( 14), tandis que le poste d'émission de signaux ( 1) installé en sous-sol est élargi d'un récepteur de comutation ( 8),un deuxième canal de fré- $ quence acoustique étant attribué à cet émetteur et ce récepteur. 6 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que, à un, à plusieurs ou à chaque indicateur de mesure ( 2, 3), est attribué un récepteur de commuta- tion ( 18, 19) tandis que, au poste de réception et d'évaluation de signaux ( 10), est attribué un émet- teur supplémentaire de fréquence acoustique ( 17), 7 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1, 5 et 6, caractérisée en ce que, concernant l'alimen- tation en courant, les récepteurs de commutation ( 8, 18, 19) sont montés en parallèle avec l'indicateur de mesure correspondant ( 2, 3) via le multiplexeur ( 4). 8 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le poste de réception et d'évaluation de signaux ( 10) installé au jour comporte un compteur de fréquence ( 11) pourvu d'une sortie analogique décimale codée en binaire 9 Installation de mesure de fréquence acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'une installation de traitement des données ( 15) est attribuée au poste de réception et d'évaluation de signaux ( 10) instal- lé au jour.