Система шахтной связи


 


Владельцы патента RU 2508449:

Общество с ограниченной ответственностью Конструкторское бюро аппаратуры связи "Марс" (RU)

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.

 

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. Аварии в подземных выработках нередко приводят к завалам, под которые попадают люди. В районе завала обрываются проводные линии связи, нарушается работа беспроводных каналов связи, рассчитанных на работу в штатном режиме. Изобретение решает задачу обеспечения непрерывного функционирования шахтной связи до, во время и после аварии.

Автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках по патенту RU 2180941 содержит пульт управления, станции сбора и передачи информации, распределенные по подземной выработке и связанные по каналам связи с пультом управления, метки УВЧ диапазона, переносимые горнорабочими, при этом станции сбора и передачи информации оснащены приемниками сигналов меток УВЧ диапазона и датчиками состояния окружающей среды. Система по патенту RU 2180941 обеспечивает контроль местоположения горнорабочих в штатном режиме работы шахты, но теряет это свойство при нарушении работы каналов связи из-за завалов в аварийном режиме работы шахты.

Наиболее близкая к настоящему изобретению шахтная система мониторинга, оповещения и определения местоположения горнорабочих по патенту RU 2401947 содержит, 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. Система по патенту RU 2401947 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.

Технической задачей изобретения 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.

Указанная техническая задача решена за счет того, что в известную систему шахтной связи, содержащую, 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, и датчики состояния окружающей среды, распределенные по подземной выработке и связанные по каналам связи с устройством распознавания и формирования команд управления, введены 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.

Имеет преимущество вариант осуществления изобретения, в котором датчики состояния окружающей среды разделены на группы, включающие каждая, по меньшей мере, один датчик из ряда: датчик метана, датчик дыма/пыли, датчик температуры, датчик трещинообразования, и соединены группами с разными соединенными ретрансляторами УВЧ и НЧ диапазонов.

Имеет преимущество вариант осуществления изобретения, в котором соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов выполнены с возможностью получения и передачи по каналам связи сигнала тревоги и/или физиологических параметров и/или параметров движения, и/или с возможностью приема по каналам связи и вывода для восприятия горнорабочим сигналов оповещения.

Имеет преимущество вариант осуществления изобретения, в котором соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов и устройство распознавания и формирования команд управления выполнены с возможностью двусторонней речевой связи.

Имеет преимущество вариант осуществления изобретения, в котором соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов и соединенные ретрансляторы УВЧ и НЧ диапазонов выполнены с возможностью оценки расстояний между ними, а устройство распознавания и формирования команд управления выполнено с возможностью определения местоположения соединенных меток УВЧ и НЧ диапазонов по известным координатам соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов и результатам оценки расстояний между соединенными метками УВЧ и НЧ диапазонов и соединенными ретрансляторами УВЧ и НЧ диапазонов.

В описании вариантов осуществления изобретения изложены многочисленные конкретные детали. Тем не менее следует понимать, что варианты изобретения могут быть осуществлены без этих конкретных деталей. В других случаях известные схемы, структуры и технологии не были показаны подробно, чтобы не затруднять понимание этого описания.

В описании и формуле изобретения использованы термины «связаны» и «соединены», а также их производные. Следует понимать, что эти термины использованы не как синонимы друг друга. В некоторых случаях предпочтение отдано термину «соединены», чтобы показать, что два или более элементов могут находиться в непосредственном контакте друг с другом. Термин «связаны» использован, чтобы показать, что два или более элементов сотрудничают или взаимодействуют друг с другом, но они могут быть или не быть в непосредственном контакте.

Функциональная схема системы шахтной связи представлена на фиг.1. Система шахтной связи состоит из устройств, соединенных непосредственно или связанных проводными и/или беспроводными каналами связи и объединенных в отдельные модули. Данное разукрупнение по логическим модулям условно и не налагает ограничений на сущность изобретения.

Модуль 1 состоит из одного или нескольких терминалов наблюдения 11. Терминал 11 предназначен для обеспечения оператора возможностью наблюдения за параметрами окружающей среды, перемещением горнорабочих в зоне контроля, и ввода в систему команд управления и сообщений оповещения. Модуль 1 связан с модулем 2, который содержит, как минимум, одно устройство распознавания и формирования команд управления 21, выполненное, например, на основе компьютера.

Устройство 21 предназначено для распознавания в сообщениях, поступающих от соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов, идентификаторов соединенных меток УВЧ и НЧ диапазонов и определения местоположения последних в подземной выработке по известным координатам соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов и содержащимся в сообщениях результатам оценки расстояний между соединенными метками УВЧ и НЧ диапазонов и передавшими сообщения соединенными ретрансляторами УВЧ и НЧ диапазонов. Устройство 21 предназначено для мониторинга параметров состояния окружающей среды в подземной выработке, сигналов тревоги от горнорабочих и/или физиологических параметров и/или параметров движения горнорабочих и выдачи в модуль 1 предупреждений о выходе параметров за норму. Устройство 21 предназначено также для определения в аварийном режиме работы шахты безопасных направлений самостоятельной эвакуации горнорабочих и рассылки на переносимые ими соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов индивидуальных сигналов оповещения.

Модуль 3, расположенный в подземной выработке, состоит из датчиков состояния окружающей среды, разделенных на группы 30, включающие каждая, по меньшей мере, один датчик из ряда: датчик метана 31, датчик дыма/пыли 32, датчик температуры 33, датчик трещинообразования 34. Модуль 4 состоит из соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов 41, распределенных по подземной выработке и связанных по каналам связи с устройством 21. Датчики, входящие в группы 30, соединены группами с разными соединенными ретрансляторами 41 и через них связаны по каналам связи с устройством распознавания и формирования команд управления 21. Соединенные ретрансляторы 41 оснащены встроенными источниками бесперебойного питания и встроенными антеннами НЧ диапазона.

Модуль 5 содержит соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов 51, переносимые горнорабочими и/или горноспасателями. Соединенные метки 51 связаны двусторонними каналами связи УВЧ и НЧ диапазонов с соединенными ретрансляторами 41. Соединенные ретрансляторы 41 предназначены для определения расстояний до попавших в зону покрытия их радиоканалов соединенных меток 51 при обмене с ними сигналами, а также для передачи в устройство 21 идентификаторов соединенных меток 51 и расстояний до них.

Система шахтной связи работоспособна как в штатном, так и аварийном режимах работы шахты. Штатный режим является режимом повседневного безаварийного производственного функционирования шахты. Аварийный режим - это режим проведения противоаварийных мероприятий, эвакуации горнорабочих вследствие возникновения угрозы их жизни и здоровью, а также спасения попавших под/за завалы или пострадавших иным образом.

В штатном режиме работы шахты соединенные метки 51 используют канал связи УВЧ диапазона, по которому принимают периодически передаваемые соединенными ретрансляторами 41 запросные сигналы и отвечают на эти сигналы. В результате обработки запросных и ответных сигналов оценивается расстояние между соединенными метками 51 и двумя или тремя соединенными ретрансляторами 41, находящимися в зоне действия канала связи УВЧ диапазона соединенных меток 51. Соединенные ретрансляторы 41, установившие связь с соединенными метками 51, передают на устройство 21 по проводному каналу связи сообщения с идентификатором соединенных меток 51 и результатами оценки расстояния между ними и соединенными метками 51. В сообщениях могут передаваться и сигналы тревоги от горнорабочих и/или их физиологические параметры и/или их параметры движения, а также параметры состояния окружающей среды в подземной выработке от датчиков, входящих в группу 30, и соединенных с соответствующим соединенным ретранслятором 41.

Устройство 21 осуществляет непрерывный (в штатном и аварийном режимах работы шахты) автоматизированный мониторинг параметров состояния окружающей среды и состояния горнорабочих и выдает на терминал 11 предупреждение о выходе параметров за нормы. Оператор, получающий через терминал 11 информацию об обстановке на участках горной выработки и/или о состоянии горнорабочих, оценивает ситуацию и, в случае необходимости, посылает через устройство 21 сигналы оповещения горнорабочим. Возможно и автоматическое формирование устройством 21 сигналов оповещения. Получаемые от устройства 21 сигналы оповещения соединенные метки 51 выводят для восприятия горнорабочими в виде мигания головного светильника, в виде звуковых сигналов или в виде воспроизведения речевых сообщений. При использовании цифрового кодирования речи возможна симплексная речевая связь оператора (диспетчера) с горнорабочими.

В аварийном режиме работы шахты, когда часть соединенных меток 51 перестает принимать запросные сигналы, передаваемые соединенными ретрансляторами 41, из-за препятствий распространению радиоволн УВЧ диапазона в виде завала, соединенные метки 51 начинают передавать запросные сигналы по радиоканалу НЧ диапазона. Радиоволны НЧ диапазона распространяются через толщу горных пород и через завал с относительно небольшим затуханием, в сравнении с радиоволнами УВЧ диапазона. Однако для поддержания связи без завала с использованием радиоволн НЧ диапазона требуется больший расход энергии источника питания, чем для поддержания связи без завала на том же расстоянии с использованием радиоволн УВЧ диапазона. Поэтому соединенные метки 51 и соединенные ретрансляторы 41 начинают использовать радиоканал НЧ диапазона только при отсутствии связи по радиоканалу УВЧ диапазона. Ближайшие соединенные ретрансляторы 41 используют для непосредственной связи с устройством 21 проводной канал связи, если он не разорван в результате аварии, или устанавливают связь с устройством 21 через промежуточные соединенные ретрансляторы 41, сначала - по каналу связи УВЧ диапазона, а если не удается, то - по каналу связи НЧ диапазона. Промежуточные соединенные ретрансляторы 41 используют ту же стратегию восстановления связи с устройством 21, если она потеряна. В силу оснащения встроенным бесперебойным источником питания и встроенной антенной НЧ диапазона соединенные ретрансляторы 41 способны поддерживать связь по любому действующему каналу связи при прекращении внешнего питания, а по радиоканалу НЧ диапазона - даже находясь под завалом.

Для поиска людей под/за завалами горноспасатели могут использовать объединенные в мобильное устройство поиска соединенные ретрансляторы 41, устройство 21 и терминал 11. Мобильное устройство поиска, оснащенное соответствующим программным обеспечением, позволяет определить собственное местоположение горноспасателя в поземной выработке и относительное положение горнорабочего под/за завалом.

Система шахтной связи в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает аварийно-устойчивую двустороннюю связь диспетчерского пункта и горнорабочих, а также непрерывный контроль местоположения последних и поиск попавших под/за завал. Применение аналогичных систем для отслеживания перемещения спасателей, пожарных, обслуживающего персонала метро, протяженных тоннелей, закрытых помещений опасных производств и т.д. позволит повысить безопасность их труда.

1. Система шахтной связи, 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.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчики состояния окружающей среды разделены на группы, включающие, каждая, по меньшей мере, один датчик из ряда: датчик метана, датчик дыма/пыли, датчик температуры, датчик трещинообразования, и соединены группами с разными соединенными ретрансляторами УВЧ и НЧ диапазонов.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов выполнены с возможностью получения и передачи по каналам связи сигнала тревоги и/или физиологических параметров и/или параметров движения, и/или с возможностью приема по каналам связи и вывода для восприятия горнорабочим сигналов оповещения.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов и устройство распознавания и формирования команд управления выполнены с возможностью двусторонней речевой связи.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что соединенные метки УВЧ и НЧ диапазонов и соединенные ретрансляторы УВЧ и НЧ диапазонов выполнены с возможностью оценки расстояний между ними, а устройство распознавания и формирования команд управления выполнено с возможностью определения местоположения соединенных меток УВЧ и НЧ диапазонов по известным координатам соединенных ретрансляторов УВЧ и НЧ диапазонов и результатам оценки расстояний между соединенными метками УВЧ и НЧ диапазонов и соединенными ретрансляторами УВЧ и НЧ диапазонов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к беспроводной связи и, в частности, к применению модуляции опорных символов и/или объединенного кодирования для облегчения передачи сообщений подтверждений, указателей качества канала и запросов планирования в подкадре.

Изобретение относится к системе мобильной связи, сети которой используют схему высокоскоростной пакетной передачи данных в нисходящей линии связи (HSDPA) и схему высокоскоростной пакетной передачи данных в восходящей линии связи (HSUPA), и предназначено для повышения качества приема сигнала общего канала, передаваемого в восходящей или нисходящей линиях связи.

Изобретение относится к технике сотовой связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в маршрутизации экстренного вызова, исходящего от мобильной станции через фемтоточку доступа (FAP) в беспроводной сети и определении местоположения мобильной станции.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности для мобильной станции выбора соты пребывания в из одной или большего количества особых сот, сота пребывания из которых может быть выбрана только особой мобильной станцией, и одной или большего количества обычных сот, сота пребывания из которых может быть выбрана любой мобильной станцией.

Группа изобретений относится к способам, системам, сетевому устройству и абонентскому оборудованию управления доступом. Технический результат заключается в улучшении коэффициента использования полосы пропускания за счет реализации политики управления доступом на основании типа службы.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении эффективного управления запросами передачи (НО) между различными сетями радиодоступа.

Изобретение относится к системам мобильной связи и предназначено для сокращения времени прерывания связи и повышения качества связи для пользователя. После того как абонентское оборудование (UE-1) посредством сети коммутации пакетов (PS) устанавливает с удаленным участком сеанс передачи мультимедийных сообщений на основе протокола Интернета (IMS), в котором сигнальная часть привязывается к контрольной точке передачи мультимедийных сообщений на основе протокола Интернета (ICP), а медийная часть привязывается к шлюзу доступа (AGW) под управлением точки ICP, осуществляется предлагаемый способ, а именно: при помощи управляющего сетевого элемента сети коммутации пакетов (PS) улучшенному центру мобильной коммутации (eMSC) отправляется запрос на переключение, в котором запрашивается переключение сеанса IMS в режим доступа сети коммутации каналов (CS); после получения запроса на переключение посредством центра eMSC подготавливается ресурс медийной линии для осуществления взаимодействия терминала UE-1 с центром eMSC, после чего точке ICP отправляется запрос соединения; затем посредством точки ICP осуществляется управление шлюзом AGW для согласования медийной линии, которая образована с помощью запроса соединения, с медийной линией удаленного участка сеанса IMS.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности выполнять поиск соты и измерение качества приема радиоволны для терминала связи, способного к одновременной связи через множество несущих посредством агрегации несущих.

Изобретение относится к области безопасности в сетях беспроводной связи, а именно к передаче узлом сети сигнала оповещения во множество мобильных станций. Технический результат заключается в обеспечении возможности передачи сигнала оповещения во множество мобильных станций посредством защищенной связи.

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

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.

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

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

Изобретение относится к кожуху согласно преамбуле п.1. .

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

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в шахте при проведении спасательных работ подразделениями ВГСЧ. .

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.

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

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.
Наверх