Устройство шахтной оперативной и аварийной беспроводной связи с подземными выработками

 

- О П И С А Н И Е 876999

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.09.79 (2 I ) 2870194/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл э

E 21 С 35/24

Гееудерстееввмй каметет (53) УДК 622.232..72 (088.8) Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40 йо делам изобретений и етерытий

Дата опубликования описания 05.ll.81

Д. Н. Волынский, В. В. Дьяков, А. К. Калашнев, Н. М.-Корякин, С. Г. Кушкин, В. Ф. Марков, В. В. Орлов, А. В. Г1ауцйнн, К. С. Подвысоцкий, А. И. Самойлов, А. И. Тытюков if А. Н. ЧЖ фущ, 1 йд р

Штаб военизированных горноспасательных частей раЛа Qgpc4 sa цветной металлургии СССР и Уральский электроме)саничесФ%Ч6фцурт ф / инженеров железнодорожного транспорта МииистергЖфщуеи сообщения СССР : Фб (! (72) Авторы изобретения (7!) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ШАХТНОЙ ОПЕРАТИВНОЙ

И АВАРИЙНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

С ПОДЗЕМНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системам подземной беспроводной связи и телеметрии, и предназначено для организации аварийной, горноспасательной и технологической связи с дневной поверхности в подземные выработгки в речевом. диапазоне частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство шахтной оперативной бесйроводной связи с подземными выработками, использующее непосредственное распространение радиоволн, содержащее установленный иа поверхности земли передающий комплект, состоящий из блока формирования и подачи аварийного сигнала, передатчика электромагнитных сигналов звуковой частоты, передающей антенны с заземлителями, блока питания, и расположенный в горной выработке приемный комплект, включающий приемную антенну, блок усиления и обработки сигнала, блок питания и выходной преобразователь (1) ..

Однако известное устройство позволяет передавать по беспроводному каналу в подземные выработки только сигнал аварии и ие дает возможности организовать оперативную и аварийную радиосвязь со всеми работниками оперативного персонала.

Кроме того, устройство характеризуется отсутствием возможности передачи сообщения и его приема, а также низкой экономичностью приемного комплекта из-за непрерывного потребления электрической энергии.

Наиболее приемлемым для организации беспроводной речевой связи дневной поверхности с подземными выработками является т0 звуковой диапазон частот. Замечено, что при передаче речевого сигнала в естественном спектре имеются существенные различия в степени затухания различных частотных составляющих. Проведенные расчеты показывают, что в зависимости от конкретных геологических условий и протяженности канала связи различия и затухания нижней и верхней составляющих спектра речи могут составлять несколько порядков.

Наиболее простым средством компенсации неравномерного затухания составляющих спектра речи является использование избирательных систем с резонансной частотой, которая выше наивысшей частоты спектра передаваемого сигнала. 11ри этом для tin-.

876999 Ьышения надежности приема вызываемых команд избирательная система должна перестраиваться таким образом, чтобы резонансная частота антенного контура сдвигалась в области низких частот спектра речи.

Цель изобретения — расширение функ-! циональных воэможностей устройства шахтной оперативной аварийной беспроводной связи с подземными выработками, обеспечение селективности передачи и приема сигналов вызова и речевых сообщений при организованном упрощении приемной аппаратуры, работающей в ждущем самоконтролирующем режиме с автоматическим выходом из системы запроса на режиме речевых сообщений.

Поставленная цель достигается тем, что блок усиления н обработки сигнала выполнен в виде электронного ключа, дешифратора и усилителя звуковой частоты, вход которого соединен с выходом приемной антенны, а выход усилителя соединен со входом выходного преобразователя при этом вход дешифратора соединен с выходом приемной антенны, вход которой соединен со входом электронного ключа, выходы дешифратора подключены соответственно ко входу блока 25 питания и ко входу электронного ключа, причем .выходы блока питания подключены ко вторым входам усилителя и дешифратора.

Дешифратор выполнен в виде двух параллельно включенных узкополосных фильтров и последовательно соединенных селек тора-формирователя, селектора команд вызова и коммутатора, при этом входы селектора-формирователя соединены с выходами узкополосных фильтров, а выход селектора-формирователя соединен со вто- З» рым входом коммутатора.

Блок формирования и подачи аварийного сигнала выполнен в виде кнопочного поля, шифратора и последовательно соединенных микрофона, коммутатора и ампли тудного компрессора, при этом входы шиф40 ратора соединены с выходами кнопочного поля, а выход шифратора соединен со вторым входом компрессора.

Введение указанных блоков позволяет осуществить индивидуальный вызов и пере- 4 . дачу сообшення отдельному абоненту. Чтобы команды вызова и передача речевого сообщения воспринимались одинаково надежно, обеспечено изменение резонансной частоты перестраиваемой приемной антенны при переходе от приема вызова к приему сообщения и наоборот.

Кроме того, в предлагаемом устройстве обеспечена возможность циркулярного вызова и приема сообщений в случае необходимости оповещения сразу. всех горнорабочих об авариях.

Для повышения экономичности системы связи в нее введены два режима работы приемного комплекта, режим дежурного приема, когда потребляемая от источника питания мощность минимальная, так как отключен основной потребитель энергии — усилитель звуковой частоты, и режим приема речевого сообщения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — график работы передающего и приемного устройств.

Устройство шахтной оперативной аварийной беспроводной связи с подземными выработками содержит передающий и приемный комплекты.

Передающий комплект состоит из блока формирования подачи аварийного сигнала, содержащего кнопочное поле набора кода и характера сообщения, шифратор 2, микрофон 3, коммутатор 4, амплитудный компрессор 5, передатчик 6 звуковой частоты, передающую антенну 7 в виде заземленного диполя с заземлителями 8 и блок 9 питания.

Один выход шифратора подключен к передатчику 6 звуковой частоты непосредственно, а второй .связан через коммутатор 4 и амплитудный компрессор 5 со вторым входом передатчика 6 звуковой частоты.

Кнопочное поле I набора кода и характера сообщения содержит кнопку 10 для подготовки всех приемников к приему вызванного кода, комплект I I кнопок вызова для набора кода и индивидуального вызова абонента и циркулярного вызова, а также кнопку !2 отбоя для окончания передачи сообщения и возвращения передающего комплекта в исходное состояние. Кнопка 10 подготовки, комплект 11 кнопок и кнопка !2 отбоя связаны со входами шифратора.

Приемныв комплекты (на фиг. 1 показан один комплект) содержат приемную антенну 13, блок усилителя обработки сигнала, включающий электронный ключ 14, дешифратор 15 и усилитель 16 звуковой частоты, выходной преобразователь 17 (громкоговоритель) и блок 18 питания. К приемной антенне подключены усилитель,lб звуковой частоты и дешифратор 15, один выход которого через блок 18 питания связан с усилителем звуковой частоты и со вторым входом дешнфратора, а второй выход дешифратора через электронный ключ связан с приемной антенной. Дешифратор 15 состоит из узкополосного фильтра 19, селектора-формирователя 20, селектора 21 команд вызова, коммутатора 22 и узкополосного фильтра

23, параллельно включенного с узкополосным фильтром 19, при этом выход селектора-формирователя связан с коммутатором, а селектор команд вызова связан с блоком питания.

Устройство работает следующим образом.

Передающий комплект осушествляет вызов конкретного абонента, находящегося в подземных выработках, передачу ему рече876999 î

20 вого сообщения,,циркулярного вызова и оповещение об авариях, Приемный комплект работает в двух режимах: s режиме дежурного приема и в режиме приема речевого сообщения. В режиме дежуркого приема к источнику питания подключены только дешифратор и электронный ключ, потребляющий очень мало энергии от источника питания, усилитель звуковой частоты обесточен

Работа передающего устройства начинается с нажатия кнопки 1О подготовки.

При этом в шифраторе 2 вырабатывается команда подготовки, представляющая синусоидальное колебание частоты f, длительности В,, которые с первого выхода шифратора через передатчик 6 звуковой частоты и антенное устройство 7 с заземлителями 8 излучается в массиве горных пород.

Йо этой. команде все приемные комплекты подготавливаются к приему кодовой команды вызова конкретного абонента.

Путем последовательного нажатия кнопок вызова комплекта 11 осуществляется набор номера вызываемого абонента. По этой команде шифратор 2 формирует кодовую комбинацию, состоящую из отрезков 5 синусоидальных колебаний частот f, и 1 длительности 1 «, которая с выхода шифратора поступает в передающее устройство. Так осуществляется индивидуальный вызов. По окончании формирования команды индивидуального вызова с выхода шифратора 2 подается команда на второй вход коммутатора. По этой команде осуществляется подключение микрофона через коммутатор к амплитудному компрессору. и передатчику, что обеспечивает возможность передачи сообщения конкретному абоненту.

При передаче речевого сообщения микрофон 3 с помощью коммутатора 4 подключается через амплктуднык компрессор, служащий для уменьшения динамического диапа-. зона речевых сигналов, к передатчику звуковой частоты и передающей антенне.

По окончании передачи речевого сообщения нажимается кнопка 12 отбоя и подается команда на вход шифратора 2, который вырабатывает сигнал отбоя в виде синусоидального колебания частоты, длительности t<, которое с выхода шифратора подается на передатчик. Кроме того, сигнал отбоя с помощью коммутатора 4 отключает .микрофон и возвращает передающий комплект в исходное состояние. 50

При работе приемного устройства в режиме дежурного приема резонансная частота р, перестраиваемой резонансной сис-. темы (кривая 1. на фиг..2) сдвигается в область частот г,, f соответствующих команд вызова. В режиме приема речевого

55 сообщения электронный ключ 14 перестраивает приемную антенну таким образом, что резонансная частота антенны (кривая 2) увеличивается до f > >f и становится выше наивысшей частоты спектра принимаемых речевых сообщений.

При приеме команды подготовки синусоидальное колебание частоты f, и длительности t через узкополосный фильтр

23, настроенный на частоту f и селекторформирователь 20 подается йа коммутатор

22, который подключает блок 18 питания к селектору команд вызова. Таким образом, все приемные устройства готовы к приему вызывной команды.

При приеме индивидуального вызова, представляющего собой комбйнацию посылок синусоидальных колебаний двух частот и f, длительностью 4, эта комбинация поступает на селектор команд вызова через узкополосные фильтры 23 и 19, настроенные на частоты f, и f и селекторформирователь 20. В момент прихода последней посылки команды индивидуального вызова в селекторе 21 команд вызова происходит сравнение кринятых ходовых комбинаций с комбинацией данного комплекта и при их совпадении коммутатор 22 по выхо- ° ду подключает блок !3 питания к усилителю 16 звуковой частоты, а по второму выходу подключает электронный ключ 14, который изменяет резонансную характеристику пркемной антенны, сдвигая ее в область часто ты р„. Этим осуществляется перевод дан.ного приемного комплекта нз режима дежурного приема в режим приема сообщения.

В режиме приема речевого сообщения устройство работает как обычный приемник прямого усиления. Усиленные речевые сигналы поступают на выходной преобразователь 17, представляющий собой громкоговорительь.

Возврат приемника после передачи речевых сообщений в режим дежурного пркема осуществляется командой отбоя, представляющей синусоидальное колебание частоты

К длительностью Ф

Циркулярный вызов осуществляется подачей с помощью кнопок 11 вызова в передающем комплекте специальной кодовой команды, состоящей иэ отрезков скнусоидальных качебаний частот f, f, к длительности г < . Тракт прохождения циркулярного вызова аналогичен тракту прохождения индивидуального вызова. В результате приема циркулярного вызова все приемные устройства переходят из режима дежурного приема и режим приема речевого сообщения.

Передающая антенна выполнена в виде длинного горизонтального провода, заземленного на концах, в качестве которого можно использовать большую петлевую антенну. Конфигурация антенны н число лучей определяются конкретным расположением подземных выработок. Приемная .антенна

876999 представляет собой ферритовый стержень с обмоткой и параллельно подключенным конденсатором, образуюц..нм основной антен- ный контур, к которому с помощью электронного ключа подключается и отключается.дополнительный конденсатор, создавая переустраиваемую резонансную систему.

В качестве источника питания приемного комплекта используется шахтерский аккумулятор для питания головного светильника, а также может быть использован любой другой переносный малогабаритный источник питания. Передающий стационарный комплект, размещаемый на дневной поверхности, имеет мощность 600 Вт.

Передатчик звуковой частоты выполнен в виде последовательно соединенных предварительного усилителя, усилителя мощности и выходного трансформатора, предназначенного. для согласования выходного сопротивления усилителя мощности со входным сопротивлением антенны.

Предлагаемое устройство позволяет: оперативно управлять производственным процессом, оповещать горнорабочих об авариях, о путях эвакуации из шахты, проводить горноспасательные работы, оперативно вызывать рабочих, что сокращает потерю рабочего времени и повышает безопасность проведения работ в подземных выработках.

Кроме того, система шахтной оперативной аварийной беспроводной связи позволяет без проведения дополнительный работ (прокладки кабеля, увеличения мощности передающего устройства} неограниченно увеличивать число оповестительных абонентов, а также перемещать с места на место за продвижением выработки приемные комп лекты.

Формула изобретения

1. Устройство шахтной оперативной и аварийной беспроводной связи с подземными выработками, содержащее установленный на поверхности земли передающий комплект, состоящий из блока формирова. ния и подачи аварийного сигнала, передатчика электромагнитных сигналов звуковой частоты, передающей антенны с зазсмлнтслями, блока питания, и расположенныи в горной выработке приемный комплект, включающий приемную антенну, блок усиления и обработки сигнала, блок питания и выходной преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, блок усиления и обработки сигнала выпол нен в виде электронного ключа, дешифратора н усилителя звуковой частоты, вход которого соединен с выходом приемной антенны, а выход усилителя соединен со входом выходного преобразователя, при этом вход дешифратора соединен с выходом приемной антенны, вход которой соединен со входом электронного ключа, а выходы дешифратора подключены соответственно ко входу блока питания и ко входу электронного ключа, причем выходы блока питания подключены ко вторым входам усилителя и дешифратора.

2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что дешифратор выполнен в виде двух параллельно включенных узкополосных фильтров и последовательно соединенных селектора-формирователя, селектора команд вызова и коммутатора, при этом входы селектора-формирователя соединены с выходами узкополосных фильтров, а выход селектора-формирователя соединен со вторым

Зв входом коммутатора.

3. Устройство по п. I, отличающееся тем, что блок формирования и подачи аварийного сигнала выполнен в виде кнопочного поля, шифратора и последовательно соединенных микрофона, коммутатора и ам3$ плитудного компрессора, при этом входы шифратора соединены с выходами кнопочного поля, а выход шифратора соединен со вторым входом компрессора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 578455, кл. Е 21 С 35/24, 1975 (прототип).

876999

I

I

I б1

Put. /

_#_ f//I%1

fpq

f p, 911И. 8

Составитель Н. Чижикова

Редактор Т. МермелштвЯи Техред А. БоЯкас КоРРекгоР. 1. )гар

Заказ 9545/46 Тираж 6ÔÎ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытиЯ

113035, Москве, Ж вЂ” 35, Раушскаи иаб., д. 4/5

Филиал ППП еПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4