Шахтная телекоммуникационная система

Изобретение относится к радиотехническим системам и сетевым технологиям и может быть использовано в подземных выработках в качестве автоматизированной шахтной телекоммуникационной системы связи и мониторинга фоновой обстановки шахты, в том числе для своевременного оповещения об опасности. Техническим результатом является повышение надежности и автоматизации системы мониторинга и передачи данных телеметрии для своевременного оповещения шахтеров о возможных угрозах для жизни и здоровья. Система содержит на поверхности шахты блок управления командного пункта, а в подземной выработке содержит беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств-ретрансляторов, количество которых в комплекте зависит от длины контролируемой выработки. Система дополнительно содержит подземный автоматизированный пункт управления с экспертной системой, соединенный с наземным блоком управления командного пункта кабелем передачи данных и с беспроводной сенсорной сетью посредством канала радиосвязи, в качестве радиоустройств-ретрансляторов используются маршрутизаторы беспроводной связи, входящие в состав контроллеров как индивидуальных устройств шахтеров, так и мобильных робототехнических платформ, к входам/выходам каждого контроллера подключен блок датчиков состояния окружающей среды и видеокамера для мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехническим системам и сетевым технологиям и может быть использовано в подземных выработках в качестве автоматизированной телекоммуникационной системы связи, мониторинга обстановки шахты и своевременного оповещения об опасности.

Известна система шахтной связи (патент RU №2508449, опубл. 27.02.2014) содержащая 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, отличающаяся тем, что 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.

Недостаток данной системы состоит в обширной подземной инфраструктуре, состоящей из большого количества устройств разного типа, как следствие система не надежна и экономически не эффективна в использовании. А также, человеческим фактором, обусловленным наличием одного или нескольких операторов, наблюдающих за параметрами окружающей среды, перемещением горнорабочих в зоне контроля, отдающих команды управления и сообщения оповещения об опасности.

Известна автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках (патент RU №2180941, опубл. 27.03.2002), характеризующаяся тем, что она осуществляет контроль и управление технологическими процессами в подземных выработках по каналам проводной и радиосвязи в автоматическом режиме и по запросам, при этом ЭВМ пульта управления системы оснащена программным обеспечением "СМОГ", станции сбора и передачи информации, распределенные по подземной выработке и соединенные с пультом управления информационной магистралью, оснащены приемниками кодированных радиосигналов и датчиками состояния окружающей среды, распределенными по подземной выработке, а горнорабочие оснащены передатчиками кодированных радиосигналов ограниченного радиуса действия, вмонтированными в головные светильники, с возможностью осуществления непрерывного контроля за состоянием окружающей среды и местоположением горнорабочих в подземных выработках и использования этой информации для управления производственными процессами.

Недостатком системы является низкая эффективность и надежность системы, так как радиосигналы между станциями сбора и передачи информации распространяются вдоль подземной выработки и в случае нарушения прохождения радиосигналов, например, из-за завала, система перестает работать.

Известна шахтная система мониторинга, оповещения и определения местоположения горнорабочих (патент RU №2401947, опубл. 20.10.2010) содержащая, по меньшей мере, одно 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, а также датчики состояния окружающей среды, устройства приема-передачи сигнала меток УВЧ диапазона, устройства активации меток НЧ диапазона и устройства распознавания сигнала меток НЧ диапазона, распределенные по подземной выработке и связанные по каналам связи с устройством распознавания и формирования команд управления.

Недостатком является то, что система обеспечивает контроль местоположения горнорабочих в штатном режиме работы шахты с использованием штатных каналов связи, но утрачивает возможность контроля местоположения горнорабочих при нарушении (из-за завалов) работы штатных каналов связи в аварийном режиме работы шахты.

Известна автоматизированная система связи (патент RU №2473812, опубл. 27.01.2013)), содержащая станции сбора и передачи информации с пультом управления с персональным компьютером и программным обеспечением, М проводных каналов связи, отличающаяся тем, что каждый канал связи включает страховочный трос, первый и второй приемопередатчики, каждый из которых содержит антенну, выполненную в виде металлического стержня, покрытого слоем диэлектрика, страховочный трос изготовлен в виде плетеных нейлоновых нитей и многожильного металлического проводника, покрытого слоем диэлектрика, при этом приемопередатчики размещены по концам страховочного троса и гальванически подключены к многожильному металлическому проводнику страховочного троса либо не имеют гальванического контакта с многожильным металлическим проводником страховочного троса и связаны с ним по радиоканалу через антенны.

Недостатком системы является наличие передатчиков радиосигналов ограниченного радиуса действия, вмонтированных в головные светильники горнорабочих. Вследствие удаления шахтеров на значительное расстояние от приемопередатчиков, подключенных к страховочному тросу, связь между объектами пропадает.

Известна система мониторинга объектов в шахтах (патент RU №2636571, опубл. 23.11.2017), состоящая по меньшей мере из одного центрального контроллера с соответствующим программным обеспечением, находящегося вне шахты и связанного с множеством считывателей, расположенных в фиксированных местах ретрансляции по всей шахте и связанных, в свою очередь, с множеством транспондеров (меток), прикрепленных к объектам мониторинга, причем между считывателями и транспондерами установлена двухсторонняя высокочастотная беспроводная связь, отличающаяся тем, что каждый транспондер совмещен с приемником низкочастотного сигнала аварийного оповещения и работает в режиме запроса, содержащего код обратного отсчета времени и код вычисления времени ответа в пределах интервала ожидания.

Недостаток данной системы состоит в том, что между центральным контроллером и считывателями установлена проводная связь и вследствие аварийного обрыва кабеля часть системы перестает работать.

Известен шахтный комплекс аварийной связи (патент RU №2382203, опубл. 20.02.201), принятая за прототип, 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.

Недостаток данной системы состоит в том, что блок управления командного пункта с телефонным аппаратом может поддерживать связь в режиме реального времени только с одним абонентом с невозможностью определения местоположения последнего.

Технический результат заключается в повышении надежности и автоматизации системы мониторинга и передачи данных телеметрии для своевременного оповещения шахтеров о возможных угрозах для жизни и здоровья.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит подземный автоматизированный пункт управления с экспертной системой, соединенный с наземным блоком управления командного пункта кабелем передачи данных и с беспроводной сенсорной сетью посредством канала радиосвязи, в качестве радиоустройств-ретрансляторов используются маршрутизаторы беспроводной связи, входящие в состав контроллеров, как индивидуальных устройств шахтеров, так и мобильных робототехнических платформ, к входам / выходам каждого контроллера подключен блок датчиков состояния окружающей среды и видеокамера для мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени. Шахтная телекоммуникационная система поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - структурная схема устройства;

фиг. 2 - функциональная схема устройства, где:

1 - блок управления командного пункта;

2 - кабель передачи данных;

3 - подземный автоматизированный пункт управления;

4 - индивидуальное устройство шахтера;

5 - мобильная робототехническая платформа;

6 - контроллер;

7 - маршрутизатор беспроводной связи;

8 - видеокамера;

9 - блок датчиков состояния окружающей среды.

Шахтная телекоммуникационная система, содержащая на поверхности шахты блок управления командного пункта 1 (фиг. 1, 2), а в подземной выработке содержащая беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств - ретрансляторов, количество которых в комплекте зависит от длины контролируемой выработки дополнительно содержит подземный автоматизированный пункт управления 3 с экспертной системой, соединенный с наземным блок управления командного пункта кабелем передачи данных 2 и, посредством канала радиосвязи, с беспроводной сенсорной сетью, состоящей из индивидуальных устройств шахтеров 4 и мобильных робототехнических платформ 5. Каждое индивидуальное устройство шахтера 4 и каждая мобильная робототехническая платформа 5 имеют в своем составе контроллер 6, содержащий маршрутизатор беспроводной связи 7 для передачи данных по каналу радиосвязи между индивидуальными устройствами шахтеров 4, мобильными робототехническими платформами 5 и подземным автоматизированным пунктом управления 3. К входам и выходам каждого контроллера 6, для мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени, подключена видеокамера 8 и блок датчиков состояния окружающей среды 9, в состав которого входят датчики давления, температуры, влажности, освещенности, вибрации, задымленности, огня и концентрации веществ (метана).

Шахтная телекоммуникационная система работает следующим образом. В процессе производственных работ в подземной выработке группа шахтеров, имеющих при себе индивидуальные устройства 4 (фиг. 2) для мониторинга обстановки шахты и радиосвязи, перемещаются в различных направлениях. По мере удаления шахтеров друг от друга радиосвязь ухудшается. В этой связи необходимо наличие ретрансляторов, которые используются в ближайших аналогах данной заявляемой системы в неподвижном состоянии и выполняют, преимущественно, одну единственную функцию ретрансляции сигналов, а в случае аварийной ситуации (завала) перестают функционировать. В данной заявляемой системе роль ретрансляторов выполняют маршрутизаторы беспроводной связи 7 (фиг. 1), установленные на автономных мобильных робототехнических платформах 5, самостоятельно определяющих целесообразность их местоположения в зависимости от местонахождения шахтеров при помощи эволюционных алгоритмов моделирования и оптимизации и бионических алгоритмов комбинаторной оптимизации, в отличии от ближайших аналогов, в зависимости от технического задания на устройство и технических условий, выполняющих, функции мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени с дополнительным оповещением шахтеров о возможной опасности по каналу радиосвязи. Данные видеосъемки и телеметрии от видеокамер 8 и блоков датчиков окружающей среды 9, подключенных к контроллерам 6, входящих в состав индивидуальных устройств шахтеров 4 и мобильных робототехнических платформ 5 по беспроводной сети посредством маршрутизаторов беспроводной связи 7 дополнительно передаются в автоматизированный пункт управления 3, содержащий экспертную систему, которая выполняет роль эксперта и, в свою очередь, может принимать необходимые решения в соответствии с обстановкой и уровнем опасности в шахте. Далее по кабелю передачи данных 2 данные дополнительно передаются в блок управления командного пункта 1, с, по меньшей мере, одним оператором, наблюдающим данные телеметрии и поступившие видеоизображения на телеэкране (на фиг. 1 и 2 не указан) и, по мере возникающей угрозы, в соответствии с заранее прописанной инструкцией, отдающим дополнительные команды системе.

Шахтная телекоммуникационная система, содержащая на поверхности шахты блок управления командного пункта, а в подземной выработке содержащая беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств-ретрансляторов, количество которых в комплекте зависит от длины контролируемой выработки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит подземный автоматизированный пункт управления с экспертной системой, соединенный с наземным блоком управления командного пункта кабелем передачи данных и с беспроводной сенсорной сетью посредством канала радиосвязи, в качестве радиоустройств-ретрансляторов используются маршрутизаторы беспроводной связи, входящие в состав контроллеров как индивидуальных устройств шахтеров, так и мобильных робототехнических платформ, к входам/выходам каждого контроллера подключен блок датчиков состояния окружающей среды и видеокамера для мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам индикации структуры кадра передачи. Технический результат заключается в обеспечении возможности поддерживать различные режимы передачи.

Изобретение относится к автоматизации операций управления на виртуальных машинах. Техническим результатом изобретения является обеспечение безопасного сетевого взаимодействия.

Изобретение относится к беспроводной связи, а именно к идентификации сети. Технический результат – повышение скорости идентификации сети.

Изобретение относится к способу и устройству для управления рабочим состоянием мобильного терминала, которые принадлежат к области интернет технологий. В способе определяется, что текущее состояние находится в неактивном состоянии, посредством датчика, обнаруживают, находится ли мобильный терминал, который создал линию связи, в рабочем состоянии; и когда мобильный терминал находится в рабочем состоянии, отправляют мобильному терминалу инструкцию для инструктирования мобильного терминала переключить его состояние в состояние ожидания.

Изобретение относится к передаче синхросигналов и, в частности, к так называемому свипированию лучом. В частности, настоящее изобретение относится к способам осуществления синхронизации с использованием синхронизирующих последовательностей, передаваемых в различные моменты времени.

Изобретение относится к модулю беспроводной связи. Технический результат – образование ячеистого подхода для связи между модулями в сети с разделением по времени.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в эффективном использовании полосы частот.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат – обеспечение возможности использования различных конфигураций OFDM-формы для различных условий канала посредством обеспечения динамического выбора пространства поднесущих и продолжительности символа.

Группа изобретений относится к технологиям управления мобильной связью в сотовых сетях. Техническим результатом является обеспечение эффективного и гибкого управления услугами мобильной связи в сетях Gi-LAN.

Изобретение относится к средствам обработки сообщения управления радиоресурсами, RRC. Технический результат заключается в уменьшении нагрузки на базовую сеть.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано на предприятиях с подземной добычей полезных ископаемых, в различных туннелях, подземных хранилищах и других протяженных объектах для голосовой связи и обмена сообщениями между абонентами, а также для оперативного управления, контроля местонахождения персонала и мониторинга состояния окружающей среды.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с использованием тепловых методов воздействия на пласт.

Изобретение относится к способам с использованием двойной метки для определения местоположения движущихся объектов в шахте. Достигаемый технический результат – повышение точности определения местоположения движущегося объекта в шахте.

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам контроля температуры объектов внутри шахт. Предложена система сканирующего теплового контроля, включающая как минимум один тепловой регистратор, блок первичной обработки данных, блок передачи данных, антенну, сеть передачи данных, головной компьютеризированный обрабатывающий центр.

Изобретение относится к управляемому освещению области для среды горных разработок. Техническим результатом является управление свойствами источников света, такими как цвет, яркость, статус, структура, положение, для передачи разных сообщений или информации персоналу.

Настоящее изобретение относится к системе динамического контроля отделения кровли выработки на основе волоконных решеток и способу предварительного оповещения о нем, которое относится к области контроля безопасности при шахтных работах.

Изобретение относится к устройству для мониторинга и способу мониторинга отдельного слоя кровли в горной разработке на основе волоконной решетки. Технический результат заключается в повышении безопасности за счет более высокой эффективности мониторинга и точности измерений.

Комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, содержащая надземную часть и подземную часть.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте.

Изобретение относится к беспроводной связи. Способ осуществляется в сетевом узле сети сотовой связи, который выполнен с возможностью поддержки множества лучей в схеме формирования диаграммы направленности для сигнальных лучей и осуществления связи с устройством беспроводной связи с использованием по меньшей мере одного из множества лучей. Идентифицируют один или более лучей-кандидатов, обеспечивают передачу опорного сигнала в каждом из лучей-кандидатов, обеспечивают резервирование ресурса восходящей линии связи по меньшей мере одного из лучей-кандидатов и обеспечение связи с устройством беспроводной связи с использованием целевого луча. Технический результат заключается в уменьшении риска потери соединения между устройством беспроводной связи и сетью связи. 5 н. и 29 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиотехническим системам и сетевым технологиям и может быть использовано в подземных выработках в качестве автоматизированной шахтной телекоммуникационной системы связи и мониторинга фоновой обстановки шахты, в том числе для своевременного оповещения об опасности. Техническим результатом является повышение надежности и автоматизации системы мониторинга и передачи данных телеметрии для своевременного оповещения шахтеров о возможных угрозах для жизни и здоровья. Система содержит на поверхности шахты блок управления командного пункта, а в подземной выработке содержит беспроводную сенсорную сеть, состоящую из вычислительно-коммутационных радиоустройств-ретрансляторов, количество которых в комплекте зависит от длины контролируемой выработки. Система дополнительно содержит подземный автоматизированный пункт управления с экспертной системой, соединенный с наземным блоком управления командного пункта кабелем передачи данных и с беспроводной сенсорной сетью посредством канала радиосвязи, в качестве радиоустройств-ретрансляторов используются маршрутизаторы беспроводной связи, входящие в состав контроллеров как индивидуальных устройств шахтеров, так и мобильных робототехнических платформ, к входамвыходам каждого контроллера подключен блок датчиков состояния окружающей среды и видеокамера для мониторинга обстановки шахты и местоположения шахтеров в режиме реального времени. 2 ил.

Наверх