Шахтный комплекс аварийной связи

Авторы патента:

E21F17/18 - особые сигнальные устройства или устройства для подачи сигналов тревоги (для подъемников, эскалаторов или движущихся дорожек, B66B; индикаторы газа как таковые G01N)

Владельцы патента RU 2382203:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" (ФГУП "ГИПРОУГЛЕАВТОМАТИЗАЦИЯ") (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в шахте при проведении спасательных работ подразделениями ВГСЧ. Шахтный комплекс аварийной связи на базе беспроводной сенсорной сети содержит на поверхности шахты блок управления командного пункта с телефонным аппаратом и телефонную линию, соединяющую блок управления с подземными абонентами. В подземной выработке комплекс содержит беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств-ретрансляторов и оконечного устройства, которое через устройство гальванического разделения цепей и адаптер соединяется с телефонной линией. Носимые абонентские устройства размещаются в индивидуальных осветительных приборах шахтера и по радиотелефонному каналу соединяются с ближайшими ретрансляторами сенсорной сети. Это позволяет организовать речевой (телефонный) радиоканал для связи подземных абонентов между собой и с поверхностью шахты, увеличить дальность устанавливаемой связи, повышает надежность радиосвязи под землей. 1 ил.

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.

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, отличающийся тем, что, с целью создания эффективного речевого радиоканала в подземных условиях, в него 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.

Устройство фиксации превышения уровня безопасной концентрации метана с быстродействием менее 0.8 с // 2362146

Изобретение относится к устройствам для определения превышения уровня безопасной концентрации метана, которое может быть использовано в горном деле и химической промышленности в системах аэрогазового контроля.

Датчик предупредительной сигнализации // 2293846

Изобретение относится к датчику предупредительной сигнализации для использования в подземных горных выработках. .

Способ управления метановыделением в очистном забое // 2268365

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для создания безопасных условий труда в очистном забое. .

Устройство контроля метана // 2242618

Способ передачи сообщений в подземные выработки // 2221149

Изобретение относится к системам связи, в которых передающей средой является земля, а именно к способам подачи сигналов, используемых в рудниках или туннелях. .

Автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках // 2180941

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на рудниках и шахтах. .

Устройство для измерения температуры // 2164014

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проведении горноспасательных работ в угольных и сланцевых шахтах, где возникают зоны высоких температур.

Устройство беспроводной аварийно-вызывной и информационно- технологической шахтной сигнализации и связи // 2112146

Автоматическая система управления подземными инженерными сооружениями // 2047781

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматическим системам и средствам управления подземными технологическими сооружениями и их метрологическому обеспечению, и может быть использовано как в горной промышленности, так и в любых подземных инженерных сооружениях, в частности в коллекторах г.Москвы.

Шахтная система мониторинга, оповещения и определения местоположения горнорабочих // 2401947

Изобретение относится к горному делу, в частности к системам мониторинга, оповещения и определения местоположения горнорабочих

Кожух устройства с электрическим приводом // 2409014

Изобретение относится к кожуху согласно преамбуле п.1

Система мониторинга подвижных объектов // 2422641

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для наблюдения за перемещением подвижных объектов и предоставления информации об их местонахождении соответствующим службам

Устройство для предотвращения взрыва горючих газов // 2453707

Изобретение относится к средствам безопасного ведения работ и может быть использовано в шахтах опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям метана

Автоматизированная система связи // 2473812

Изобретение относится к системам автоматического контроля и управления и может быть применено на рудниках и шахтах для контроля и управления технологическими процессами, для контроля и анализа состояния окружающей среды, для мониторинга местоположения рабочих, для передачи им аварийных и других сообщений

Устройство для передачи сообщений в подземные выработки // 2494258

Изобретение относится к системам связи, в которых передающей средой является земля, а именно к устройствам подачи сигналов, используемых в подземных выработках или туннелях. В качестве источника сообщения используют печатающее устройство, соединенное с преобразователем текста, содержащим электронный словарь пронумерованных звуковых единиц, в последовательность двоичных чисел, соответствующих номерам звуковых единиц, соединенным выходом с входом передатчика электромагнитного сигнала, который с помощью электромагнитного сигнала соединен с приемным устройством в подземных выработках. Приемное устройство включает преобразователь последовательности двоичных чисел в последовательность звуков с помощью электронной базы пронумерованных звуков, соединенный выходом с громкоговорителем. Технический результат заключается в повышении надежности и оперативности управления деятельностью персонала. 1 ил.

Система шахтной связи // 2508449

Изобретение относится к горному делу, в частности к системам шахтной связи, оповещения, управления, мониторинга состояния окружающей среды, определения местоположения и состояния горнорабочих в штатном и аварийном режимах работы шахты. Техническим результатом является создание аварийно-устойчивой системы шахтной связи, основные функции которой сохраняются во время аварии и после аварии, в том числе на аварийных участках подземной выработки. Система содержит устройство распознавания и формирования команд управления, по меньшей мере, один терминал наблюдения, приспособленный для информирования оператора и получения от него управляющих команд, связанный с устройством распознавания и формирования команд управления, соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов, переносимые горнорабочими, и датчики состояния окружающей среды, распределенные по подземной выработке и связанные по каналам связи с устройством распознавания и формирования команд управления. Система содержит соединенные ретрансляторы УВЧ и НЧ диапазонов, выполненные с возможностью ретрансляции сигналов соединенных меток УВЧ и НЧ диапазонов, а также сигналов других соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов на используемой частоте того же диапазона, или на используемой частоте другого диапазона, распределенные по подземной выработке и связанные по каналам связи с устройством распознавания и формирования команд управления. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ аэрогазового контроля (агк) атмосферы угольных шахт // 2526033

Изобретение относится к способам контроля состава и параметров атмосферы угольных шахт, а именно к газовому анализу. Техническим результатом является повышение эффективности аэрогазового контроля в горных выработках угольных шахт за счет выполнения диагностики и выявления незаконных вмешательств в штатный режим работы систем аэрогазового контроля (АГК), а также реагирования на кратковременные пульсации концентраций метана, превышающих по амплитуде допустимые нормы. Предложенный способ АГК атмосферы угольной шахты заключается в непрерывном мониторинге состава и параметров рудничной атмосферы и использовании данных для диагностики ее состояния, а также для выявления «несанкционированного вмешательства» в штатный режим работы системы АГК. При этом для повышения информативности АГК обеспечивают увеличение количества точек контроля метана на объекте до величины n, которая зависит от длины лавы и определяется как оптимальное по минимуму число точек контроля, достаточное для отслеживания меняющейся картины распределения концентраций метана по вентиляционному потоку объекта контроля. Причем для выявления несанкционированного вмешательства осуществляют следующие операции: сначала фиксируют фоновое значение сигналов о концентрации метана в контролируемых точках в подготовительную смену при неизменном вентиляционном потоке и неработающих забойных машинах и механизмах; затем в рабочие смены в режиме онлайн фиксируют текущие значения этих же сигналов и сравнивают их с соответствующими фоновыми значениями, и судят о «несанкционированном вмешательстве», если текущие значения сигналов ниже фоновых значений. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ регистрации и сохранения параметров взрыва метанопылевоздушной смеси в горных выработках и устройство "черный ящик" для его осуществления (варианты) // 2537308

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для регистрации и сохранения основных параметров взрыва метанопылевоздушной смеси при распространении или затухании взрывов по горным выработкам. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение работоспособности и достоверности информации о характере протекания процесса развития или затухания по горным выработкам взрывов. Способ включает установку в заданных точках (пикетах) на всем протяжении горных выработок на пути возможного распространения фронтов ударно-воздушной волны и пламени устройств «черный ящик», которые фиксируют направление развития или затухания взрывов и одновременно регистрируют величину избыточного давления во фронте ударно-воздушной волны и температуру фронта пламени, защищены от внешних механических воздействий и сохраняют зарегистрированную информацию до их обнаружения независимо от времени поисковых и восстановительных работ после аварии. Также предложены варианты устройства «черный ящик» для осуществления способа. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Автоматизированная система аэрогазового контроля и предотвращения взрыва в забое // 2539052

Изобретение относится к автоматизированной системе аэрогазового контроля в очистном забое шахты. Техническим результатом является минимизация опасности взрыва путем надежного выявления манипуляции с газовыми датчиками и предупреждения самовозгорания угля в забое. Автоматизированная система аэрогазового контроля и предотвращения взрыва в забое с устройством орошения выработки и добычной машиной содержит установленные на каждой секции крепи стационарные датчики температуры и установленное на добычной машине по меньшей мере одно комплексное измерительное устройство, включающее компактно размещенные в едином корпусе датчик метана, датчик температуры и датчик оксида углерода. При этом в программу каждого блока контроля и управления введена логика сравнения измерений установленного на добычной машине датчика температуры с измерениями стационарных датчиков температуры, для выдачи предупредительного сигнала при фиксации недостаточного совпадения указанных измерений. Кроме того, блоки контроля и управления снабжены радиомодулями для беспроводной связи с комплексным измерительным устройством и стационарными датчиками температуры. Комплексное измерительное устройство может содержать датчик оксида углерода, а блоки контроля и управления имеют возможность активации работы устройства орошения. На добычной машине могут быть размещены два комплексных измерительных устройства на максимально удаленных концах ее корпуса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.