ШАХТНЫЙ КОМПЛЕКС АВАРИЙНОЙ СВЯЗИ
SHAFT EMERGENCY COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в шахте при проведении спасательных работ подразделениями ВГСЧ.
Известны радиотехнические устройства для создания речевого радиоканала в шахтных условиях, в том числе подземных. В частности, известна система микросотовой искробезопасной связи (СМИР) «Бородино-И». Комплект оборудования системы предназначен для организации радиотелефонной связи персонала, работающего в подземных выработках, в том числе опасных по газу и пыли [1]. В данном случае осуществляется подключение системы СМИР «Бородино-И» к общешахтной системе связи через цифровой канал связи радиотехнологии DECT.
Подземная часть системы состоит из базовой станции, репитеров (ретрансляторов) с направленными антеннами и носимых абонентских терминалов. Система работоспособна в подземных условиях, но эффективность ее недостаточна, особенно при организации спасательных работ в аварийных ситуациях. Дело в том, что распространение радиоволн в замкнутом пространстве, в частности в подземных выработках, связано с множеством проблем. Радиосвязь возможна только в пределах прямой видимости. Из-за быстрого затухания радиосигналов дальность передачи незначительна.
Положение улучшают репитеры (ретрансляторы), но антенны их достаточно громоздки, требуют точной ориентации в пространстве. Но главное - по стандарту DECT можно применить только три репитера, что существенно ограничивает дальность радиосвязи. Так по результатам испытаний в шахтных условиях дальность радиосвязи в подземных выработках составила 1-1,5 км, что недостаточно для проведения спасательных работ.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является система передачи информации на базе беспроводной сенсорной сети [2].
Новый класс распределенных коммутационных систем - сенсорные сети - базируется на новейших технологиях беспроводной связи и прогрессе в области производства микросхем. Беспроводные сенсорные сети состоят из миниатюрных вычислительно-коммутационных устройств - мотов (от анг. motes - пылинки), или сенсоров. Каждый сенсор содержит процессор, память, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, радиочастотный приемопередатчик, источник питания и датчики.
Важной особенностью данных сенсоров или мотов является их способность обмениваться информацией между собой с помощью приемопередатчиков, работающих в радиодиапазоне. При этом информация передается от одних мотов другим по цепочке. С помощью особой операционной программы моты самостоятельно входят в связь с соседними подобными устройствами и могут образовывать сенсорную сеть различной структуры.
Один из мотов, обычно это крайнее устройство в цепочечной структуре, который является более сложным, собирает всю аккумулированную ближайшими мотами информацию для дальнейшей передачи потребителю. Данный мот называется шлюзом, координатором или оконечным радиоустройством. Остальные моты, составляющие сенсорную сеть, называются ретрансляторами.
Большим преимуществом сенсорных сетей является то, что, несмотря на маломощные передатчики с небольшой дальностью связи (около 100 м), протяженность самой сети может достигать 10 и более километров за счет практически неограниченного количества ретрансляторов. Сами ретрансляторы являются миниатюрными, маломощными устройствами с индивидуальными источниками питания, что позволяет быстро и без проблем развернуть сеть в сложных условиях.
Недостатком данной беспроводной сенсорной сети является то, что она предназначена для передачи данных и не может осуществить передачу речевого сигнала.
Цель изобретения - создание эффективного речевого радиоканала в подземных условиях.
Поставленная цель достигается тем, что в шахтный комплекс аварийной связи на базе беспроводной сенсорной сети, содержащий на поверхности шахты блок управления командного пункта с телефонным аппаратом и телефонную линию, соединяющую блок управления с подземными абонентами, а в подземной выработке содержащий беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств-ретрансляторов, количество которых в комплекте зависит от длины контролируемой выработки, и оконечного радиоустройства, введены два или более абонентских устройства, размещаемых в индивидуальных осветительных приборах шахтера, адаптер и искробезопасное устройство гальванического разделения цепей, при этом адаптер с одной стороны подсоединяется к двухпроводной телефонной линии, а с другой стороны через устройство гальванического разделения соединяется с оконечным радиоустройством.
На чертеже приведена схема комплекса аварийной связи на базе беспроводной сенсорной сети.
Комплекс содержит на поверхности шахты блок управления 1 командного пункта с телефонным аппаратом, телефонную линию 2. Под землей комплекс содержит множество ретрансляторов 3, оконечное радиоустройство 4, адаптер 5, искробезопасное устройство 6 гальванического разделения цепей, два или более абонентских устройств 7.
Элементы схемы соединены следующим образом: телефонная линия 2 соединяет между собой блок управления 1 командного пункта и адаптер 5, выход которого через устройство 6 гальванического разделения цепей соединен с оконечным радиоустройством 4, которое в свою очередь соединено с ближайшими ретрансляторами 3 по радиоканалу. Все ретрансляторы 3 соединены также по радиоканалу с такими же ближайшими ретрансляторами 3, образуя сенсорную сеть вытянутой структуры. Переносные абонентские устройства 7 так же по радиоканалу соединяются с ближайшими ретрансляторами 3.
Комплекс работает следующим образом. Передаваемое с командного пункта речевое сообщение через блок управления 1 и телефонную линию 2 в режиме обычной телефонной связи через адаптер 5 и искробезопасное устройство 6 гальванического разделения попадает в оконечное радиоустройство 4, где преобразуется в цифровой радиосигнал и передается в сенсорную сеть, образованную ретрансляторами 3. Все переносимые абонентские устройства 7 получают данное сообщение от своего ближайшего ретранслятора 3.
Аналогично речевое сообщение с любого переносного ретранслятора 7 через сенсорную сеть попадает в оконечное радиоустройство 4, а затем через телефонную линию 2 на командный пункт.
Таким образом, впервые предлагается организовать речевой (телефонный) радиоканал для связи подземных абонентов между собой и с поверхностностью шахты, используя сенсорную сеть, развернутую в подземной выработке.
Преимущество радиотелефонной связи по беспроводной сенсорной сети состоит в том, что дальность устанавливаемой связи, особенно в подземных условиях, может достигать значительных расстояний и зависит только от количества ретрансляторов, образующих сенсорную сеть.
Повышается надежность радиосвязи под землей, так как в случае отказа нескольких ретрансляторов канал связи остается работоспособным. Связь устанавливается обходным путем, минуя вышедшие из строя ретрансляторы.
Источники информации
[1] Статья «Система связи для взрывоопасных производств в подземных выработках (1-я группа)». Авторы: инж. Листвинский В.М., инж. Колесников В.А., стр. 223-229; УДК 621.396.945.
Сборник научных трудов. Институт «Гипроуглеавтоматизация». Москва, 2003 г. Копии прилагаются.
[2] Статья «Беспроводные сенсорные сети». Автор: Максим Сергиевский. Журнал Компьютер Пресс, №8 за 2007 г. Компания «Аквариус». Россия, Москва, 119607, ул. Удальцова, 85;
тел (495) 729-51-50
факс (495) 729-51-60 www.COMPRESS.RU
Копии прилагаются.