АВТОНОМНАЯ БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ

Заявляемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно к устройствам для обеспечения беспроводной связи и контроля параметров газовой среды в шахтных выработках.
Известна базовая станция аварийной связи (Патент CN 101754474 опубликовано 23.06.2010), состоящая из беспроводного модуля точки доступа, антенны, батареи и корпуса. Базовая станция предназначена для беспроводной передачи данных и соединения между базовыми станциями и между базовыми станциями и поверхностью. Беспроводное покрытие реализовано при помощи модулей точек беспроводной связи Mesh в базовых станциях. Антенна базовой станции соединяется с радиочастотным выходным портом модуля точки доступа. Встроенный аккумулятор питает модуль Mesh. Реализованы следующие функции: автоматическая настройка, автоматическая балансировка нагрузки и автоматическое резервирование каналов. Встроенная видеокамера предназначена для передачи голосовых данных и видео. Базовая станция реализована в взрывозащищенном корпусе, для работы во взрывоопасных средах.
Основным недостатком известной станции является низкая надежность.
Наиболее близким аналогом к заявляемой базовой станции, является шахтная станция мультимедийного мониторинга и контроля (Патент RU 165131 опубликован 10.10.2016), содержащая собранные в едином защищенном металлическом корпусе ввод кабеля питания и связи, искробезопасный источник питания, модуль обработки полученных данных, приемопередающее устройство Wi-Fi и как минимум одну щелевую антенну. Дополнительно содержит резервный источник питания в отдельном внутреннем защитном корпусе и блок сохранения информации типа черный ящик, также собранный в отдельном внутреннем защищенном корпусе.
Основным недостатком известного аналога выступает низкая надежность.
Целью заявляемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков для достижения таких технических результатов, как создание конструкции надежного устройства.
Поставленная цель достигается следующим образом: автономная базовая станция, выполненная в искрозащищенном варианте, содержащая бронированный корпус, совокупность измерительных датчиков, передающих данные на модуль беспроводной связи, включающий приемо-передающее устройство с встроенной антенной и автономный блок электропитания со сменной батареей, которая при этом дополнительно содержит модуль самотестирования заряда батареи автономного блока питания и модуль формирования сигнала уровня этого заряда, передающий данные на модуль беспроводной связи, а корпус содержит приспособления для его внешнего автоматизированного захвата.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что приемо-передающее устройство предназначено для работы в сети Wi-Fi.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что в качестве батареи автономного блока электропитания применен аккумулятор, в качестве которого может выступать литий-железо-фосфатный аккумулятор.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что в качестве батареи автономного блока электропитания применена батарея элементов.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что в качестве внутренней встроенной антенны применена щелевая антенна.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что в качестве приспособления для внешнего захвата корпуса применены боковые цилиндрические выступы.
Автономная базовая станция в частности может характеризоваться тем, что в качестве приспособления для внешнего захвата корпуса применены петли на шарнирах.
На Фиг. 1 изображена автономная базовая станция, на Фиг. 2 изображена схема взаимодействия внутренних блоков, где цифрами обозначены:
1. Бронированный корпус.
2. Блок датчиков измерительных.
3. Модуль беспроводной связи.
4. Автономный блок электропитания.
5. Модуль самотестирования заряда батареи.
6. Модуль формирования сигнала уровня заряда.
7. Приспособления для внешнего захвата.
8. Антенна.
Представленная автономная базовая станция устроена следующим образом.
Внутри искрозащищенного бронированного корпуса 1 расположены измерительные датчики 2, например, датчики загазованности, температуры и т.д., которые могут быть организованы в виде блока. Модуль беспроводной связи 3, автономный блок электропитания 4, модуль самотестирования заряда батареи 5, модуль формирования сигнала уровня заряда 6 и антенна 8. Снаружи корпуса 1 расположены приспособления для внешнего захвата 7. С выходов измерительных датчиков 2, сигнал передается на модуль беспроводной связи 3, взаимодействующий с антенной 8. Автономный блок электропитания 4 питает датчики 2, модули 3, 5 и 6, а также взаимодействует с модулем самотестирования заряда батареи 5, с осуществлением обратной взаимосвязи. В свою очередь модуль 5 осуществляет связь с модулем формирования сигнала уровня заряда 6, сигнал с которого может подаваться на модуль 3. При этом внутренняя связь компонентов базовой станции может осуществляться, в том числе, по проводам.
Представленная автономная базовая станция действует следующим образом.
Бесперебойная работа базовой станции на предприятиях угледобывающей промышленности служит залогом безопасности как рабочих, так и шахты в целом. Кроме функции обеспечения полного покрытия беспроводной связью всех подземных выработок шахты, заявляемая базовая станция содержит совокупность измерительных датчиков 2, предназначенных для непрерывного автоматического контроля параметров рудничной атмосферы. Через щель корпуса 1, атмосфера шахты проникает на датчики измерительные, осуществляющие мониторинг присутствия, в том числе, взрывоопасных газов. В случае наличия предельной концентрации газов, данные с блока датчиков 2 передаются на модуль беспроводной связи 3, который формирует сигнал и передает его на диспетчерский пункт, через антенну 8. Автономный блок электропитания осуществляет питание всех электронных компонентов базовой станции, в том числе датчики 2, модули 3, 5 и 6. Взаимодействие модуля самотестирования заряда батареи 5 и блока электропитания 4 осуществляется двустороннее, поскольку периодически проходит опрос блока 4 на предмет уровня его заряда. Модуль формирования сигнала уровня заряда 6, получая от модуля 5 значение уровня заряда батареи 4, анализирует его. И, в случае необходимости (низкий уровень заряда), модуль 6 формирует сигнал и посылает его на модуль беспроводной связи 3.
Использование в составе базовой станции автономного блока электропитания 4 обусловлено обеспечением мер безопасности, когда прокладка энергосетей, в любом случае представляющих собой источники искрообразования, представляется невозможной. Также, в случае тестирования сетей связи, когда нецелесообразно прокладывать энергосети, применяются автономные энергонезависимые базовые станции. Возможна реализация базовых станций со сменными блоками электропитания, в качестве которых могут выступать, например, аккумуляторы, в том числе литий-железно-фостфатные; также могут применяться батареи элементов.
При длительной работе базовой станции неизбежен разряд батарей. В целях обеспечения надежной работы автономной базовой станции, в ней имеется встроенный модуль самотестирования заряда батареи 5. Данный модуль периодически производит измерения заряда батареи и, при падении заряда ниже установленного уровня, формирует на выходе сигнал и подает сигнал на вход модуля формирования сигнала уровня заряда 6. Модуль 6 формирует сигнал и через антенну 8, например щелевую, связанную с модулем беспроводной связи 3, передается сигнал о низком уровне заряда батареи 4. Таким образом, за счет своевременно сформированного и переданного, например, на диспетчерский пульт, оператору, сигнала, выполняется одно из условий надежной работы базовой станции, а именно обнаружение аккумуляторных батарей, близких к разряду. При этом приемо-передающее устройство может использовать стандарт Wi-Fi. Также, оператор может проводить опрос модулей 5, посылая запрос на антенну 8 базовой станции. Данная процедура позволяет заранее выявлять станции и планировать график их замен.
Замена батарей производится путем снятия базовой станции с разряженным блоком электропитания и установкой на ее место базовой станции с заряженной батареей. Смена батарей производится вне шахты, для обеспечения должного уровня безопасности. Для повышения надежности захвата базовых станций, на корпусе предусмотрены приспособления для внешнего автоматизированного захвата 7, в качестве которых могут выступать, например, боковые цилиндрические выступы либо петли на шарнирах. Надежность захвата базовой станции обеспечивает своевременную замену и приводит к повышению надежности и безопасности работы в шахте в целом.
Кроме того, с целью увеличения надежности работы могут применяться литий-железо-фосфатный аккумуляторы, которые термически и химически стабильны, что немаловажно при использовании во взрывоопасных шахтах; обеспечивают длительный срок службы. С целью увеличения емкости, может быть применена батарея элементов.
Применение модуля самотестирования заряда батареи с модулем формирования сигнала уровня заряда, позволяют добиться заявляемого технического результата, а именно создание конструкции надежного устройства.
Промышленная применимость.
Заявляемая автономная базовая станция может быть с успехом применена для пользования на рудниках и шахтах, в том числе угольных, опасных по газу и пыли, в качестве обеспечения внутришахтной связи, анализа окружающей среды. Производство может осуществляться на специализированных научно производственных предприятиях.