СИСТЕМА ШАХТНОЙ ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ С ДИСТАНЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ
REMOTE MINE INDICATION SYSTEM WITH REMOTE POWER SOURCE

Изобретение относится к области производственно-технологической связи на горных предприятиях, в частности на угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли.
Известно устройство шахтной телесигнализации [1], предназначенное для сбора и передачи уплотненной информации на центральный диспетчерский пункт (пункт управления) по свободной двухпроводной линии связи от двухпозиционных дискретных датчиков типа «да-нет», расположенных на подземном контролируемом пункте. Разделение каналов - временное, с помощью распределителей тактовых импульсов. Важной особенностью аппаратуры является наличие дистанционного питания схемы контролируемого пункта по информационной линии связи.
Известна также система шахтной телесигнализации с дистанционным питанием [2]. Система работает по принципу двухсторонней (дуплексной) связи между центральным устройством пункта управления (ПУ) и периферийными блоками контролируемых пунктов (КП) с временным разделением сигналов и имеет дистанционное питание блоков КП. Передача информации и дистанционное питание осуществляется по одной выделенной (свободной) телефонной паре.
При этом на выходе схемы ПУ в линию связи подается двухполярное переменное напряжение, которое является тактовой частотой для всех подсоединенных к данной линии блоков КП. Информационными признаками сигналов управления являются те же тактовые импульсы, но с увеличенной в 2-3 раза длительностью, как положительной, так и отрицательной полярности. Это напряжение тактовых импульсов используется так же для питания электрических схем блоков КП.
Обратная передача информации на ПУ (телесигнализация) осуществляется по принципу «токовая петля» путем кратковременной закоротки линии связи на определенных тактах распределителя.
Система содержит схему пункта управления ПУ и один или несколько блоков КП, параллельно подсоединенных к одной линии связи, которая на поверхности подключена к выходу схемы ПУ. При этом схема ПУ содержит управляемый источник переменного напряжения, который в свою очередь состоит из источника постоянного напряжения и коммутатора полярности для преобразования однополярных импульсов в двухполярные, подаваемые в линию связи, порогового блока для приема токовых сигналов от КП и схемы управления (управляющее устройство), которое в свою очередь состоит из следующих элементов: распределитель, инвертор, генератор тактовой частоты, два ключа, блок задержки, формирователь импульсов, преобразователь параллельного кода в последовательный, элемент ИЛИ, элементы совпадения.
Кроме того, подземная часть системы содержит шахтный абонентский телефонный аппарат, в состав которого входят мост, вызывное устройство, конденсатор, герконовый рычажный переключатель и телефонная трубка с номеронабирателем. При этом телефонный аппарат по своей отдельной шахтной двухпроводной линии связи на поверхности соединен непосредственно с линией связи автоматической телефонной станции АТС.
Недостатком данной системы телесигнализации является необходимость в свободной (незанятой) проводной паре между подземными блоками КП и поверхностной схемой управления ПУ, что требует прокладки новых проводных линий в особо сложных условиях горнорудного производства при введении систем в эксплуатацию.
Для устранения данного недостатка предлагается использовать в качестве линии связи занятую телефонную пару путем подключения одного или нескольких блоков КП к занятой телефонной паре параллельно с подземным абонентским телефонным аппаратом, речевой сигнал которого является аналоговым.
Цель изобретения - экономия средств за счет сокращения числа прокладываемых линий связи в сложных подземных условиях.
Цель достигается тем, что в поверхностную схему пункта управления введены: разделительный трансформатор, первичная обмотка которого через выходную цепь оптоэлектронного ключа подключается к двухпроводной линии АТС, параллельно которой подключается схема определения вызывного напряжения, первый провод вторичной обмотки трансформатора через пороговые устройства, соединенные последовательно, подается на первый вход коммутатора полярности напряжения, а второй провод вторичной обмотки трансформатора через последовательно соединенные стабилизатор тока, коммутатор напряжений, источники постоянного напряжения - на второй вход коммутатора полярности напряжений. Часть управляющего устройства функционально аналогична схеме управления прототипа, но реализована в микроконтроллере с соответствующей программой. В подземной части на входе каждого блока КП введены стабилитроны, а в телефонный аппарат введено пороговое устройство.
На чертеже приведена схема системы шахтной телесигнализации. Система состоит из поверхностного пункта управления и подземной части. Пункт управления 1 системы содержит схему определения вызывного напряжения 2, входы которой подсоединены параллельно двухпроводной линии АТС 3, а выход соединен со входом управляющего устройства 4, питающегося от источника питания 5, разделительный трансформатор 6, соединенный первичной обмоткой с одним проводом двухпроводной линии АТС 3 и выходом оптоэлектронного ключа 7, второй выход которого соединен с другим проводом двухпроводной линии АТС 3, вторичная обмотка трансформатора 6 включена между последовательно соединенными входами пороговых устройств 8 и 9 и выходом стабилизатора тока 10, питание которого осуществляется через коммутатор напряжений 11 от источника питания 12 или 13. Отрицательные выходы источников питания 12 и 13 соединены с первым коммутирующим входом коммутатора полярности напряжения 14, второй коммутирующий вход которого соединен со входом порогового устройства 9, коммутирующие выходы 14 подключены к шахтной линии телефонной связи 15. Выходы пороговых устройств 8 и 9 соединены с соответствующими входами управляющего устройства 4, а входы коммутатора полярности 14 и коммутатора напряжений 11 с соответствующими выходами управляющего устройства 4 (микроконтроллера).
Подземная часть системы включает в себя один или несколько блоков контролируемых пунктов (КП) 16 и шахтный телефонный аппарат 18. КП 16 подключаются параллельно к шахтной телефонной линии 15 через стабилитроны 17. В состав шахтного телефонного аппарата 18 входит пороговое устройство 19, управляемый вход которого подключен к положительному выходу диодного моста 20, а коммутирующий выход включен между отрицательным выходом моста 20 и одним из входов питания вызывного устройства 21. Входы переменного напряжения диодного моста 20 подключены через конденсатор 22 и герконовый рычажный переключатель к шахтной телефонной линии 15. Через другой контакт рычажного переключателя 23 к линии подключается телефонная трубка с номеронабирателем 24.
Система имеет два режима работы: режим телефонной связи, который устанавливается, если снята трубка шахтного телефонного аппарата 18 или поступает сигнал вызова на двухпроводную линию, и режим передачи телесигнализации.
В режиме передачи телесигнализации система работает следующим образом: управляющее устройство 4 управляет коммутатором напряжений 11, который формирует высокий логический уровень на входе схемы, что соответствует подключению источника питания 12, на выходе которого установлено напряжение +48 В. При положенной трубке шахтного телефонного аппарата 18 к линии 15 через герконовый рычажный переключатель 23 подключено вызывное устройство, поэтому ток телефонным аппаратом 18 не потребляется. На линии 15 устанавливается напряжение 48 В, которое достаточно для открывания стабилитронов 17, напряжение стабилизации которых составляет 24 В. Таким образом, на входах КП 16 устанавливается напряжение питания 24 В. Управляющее устройство 4 управляет коммутатором полярности 14, который вырабатывает управляющие импульсы, обеспечивающие формирование в линии шахтной телефонной линии 15 синхроимпульсы и импульсы опроса КП различной полярности в соответствии с логикой работы системы. КП формирует токовые импульсы тока 3…4 мА в соответствующих тактах опроса. Эти импульсы приводят к срабатыванию порогового устройства 8 и передаются на вход управляющего устройства 4. При этом пороговое устройства 9 не срабатывает, т.к. оно настроено на ток больше 10 мА. Не срабатывает также пороговое устройство 19, так как оно настроено на уровень напряжения выше 50 В.
В режиме телефонной связи система работает следующим образом: при снятии трубки с телефонного аппарата 18 срабатывает герконовый рычажный переключатель 23 и в линии 15 начинает протекать ток через трубку 24. Так как ток в линии 15 ограничен стабилизатором тока 10 на уровне 20 мА, напряжение на линии падает до 12…18 В, стабилитроны 17 закрываются и питание на входы КП 16 не подается. Одновременно срабатывает пороговое устройство 9, которое передает на управляющее устройство 4 сигнал занятия линии. В соответствии с заложенной программой, управляющее устройство 4 прекращает формирования импульсов синхронизации и опроса КП и формирует высокий логический уровень на том входе схемы коммутатора напряжений 11, который соответствует подключению источника питания 13, на выходе которого установлено напряжение +72 В. Одновременно устанавливается высокий логический уровень на входе оптоэлектронного ключа 7, при срабатывании которого замыкается шлейф двухпроводной линии АТС 3. Разговорный сигнал передается с линии АТС 3 через согласующий трансформатор 6 в шахтную линию связи 15. Таким образом происходит формирование разговорного тракта между линией АТС 3 и шахтным телефонным аппаратом 18. При поступлении вызывного напряжения со стороны АТС 3 на выходе схемы определения вызывного напряжения 2 формируется сигнал низкого уровня, управляющее устройство 4 по заложенной в него программе через коммутаторы 11 и 14 формирует переменное напряжение с амплитудой 72 В. В шахтном телефонном аппарате 18 срабатывает пороговое устройство 19, настроенное на уровень напряжения выше 50 В, что в свою очередь приводит к срабатыванию вызывного устройства 21 и формированию сигнала вызова абоненту со стороны линии АТС 3.
Таким образом, появляется возможность осуществлять телефонную связь с подземными участками шахты и передачу телемеханической информации по одной общей двухпроводной линии. Это позволит сэкономить значительное количество средств за счет сокращения числа вновь прокладываемых линий связи в сложных условиях угольной шахты.
Управление работой данной системы связи осуществляется автоматически без участия диспетчера или оператора.
Источники информации
1. А.с. СССР №919108.
2. А.с. СССР №1243141.