Сквозная шахтная связь

Сигнализация «сквозь землю» (TTE) — это тип радиосигнализации , используемый в шахтах и пещерах , который использует низкочастотные волны для проникновения в грязь и камни, которые непрозрачны для высокочастотных обычных радиосигналов.

В горнодобывающей промышленности эти низкочастотные сигналы могут передаваться под землей через различные антенны , ретрансляторы или ячеистые конфигурации, но связь ограничивается прямой видимостью этих систем антенн и ретрансляторов.

Обзор

Радиосвязь внутри пещер проблематична, поскольку скальные породы являются проводниками и поэтому поглощают радиоволны . Обычные радиоприемники обычно имеют очень малый радиус действия в пещерах. низкочастотная (LF) или очень низкочастотная (VLF) радиосвязь с однополосной модуляцией Сегодня чаще используется .

Передача через Землю может преодолеть эти ограничения за счет использования сигналов сверхнизкой частоты (300–3000 Гц), которые могут проходить через несколько сотен футов пластов горных пород. Антенный кабель может располагаться на поверхности только на территории шахты и обеспечивать зону покрытия шахты сигналом. Антенна может быть размещена в виде «петли» по периметру минной площадки (или там, где требуется покрытие) для систем, использующих магнитные поля для передачи сигналов. Это ограничение не распространяется на системы, использующие электрические поля в качестве носителя сигнала. Передачи распространяются через пласты горных пород, которые используются в качестве среды для передачи сверхнизкочастотных сигналов. Это важно в горнодобывающей промышленности, особенно после любого серьезного происшествия, такого как пожар или взрыв, который может разрушить большую часть подземной инфраструктуры фиксированной связи.

Если рельеф местности делает установку рамочной поверхностной антенны нецелесообразной, то антенну можно установить под землей или использовать несущую антенну немагнитного типа. Но поскольку сигнал проходит через горные породы, антенне не нужно проходить во все части шахты, чтобы обеспечить охват всей шахты, что сводит к минимуму риск повреждения во время происшествия. ^{[ нужна ссылка ]}

Пещерные радиоприемники

Портативные пещерные радиоприемники с магнитной петлей используются спелеологами для двусторонней связи и исследования пещер с 1960-х годов. ^{[ 1 ]} В типичной установке передающая петля, состоящая из множества витков медного провода, ориентируется внутри пещеры горизонтально с помощью уровня и возбуждается на частоте несколько кГц. Хотя такая маленькая антенна является очень плохим излучателем радиоволн, распространяющихся на такой низкой частоте, ее локальное переменное магнитное поле достаточно сильное, чтобы его можно было обнаружить аналогичной приемной антенной на расстоянии до нескольких сотен метров (ярдов). Сила принимаемого сигнала и ее зависимость от ориентации приемной катушки дают приблизительную информацию о расстоянии и направлении.

Ранние модели назывались « спелеофонами » — например, «Молефон» Боба Маккина. Молефон называют «одним из первых практичных пещерных радиоприемников», хотя он больше не производится. ^{[ 2 ]} Другие популярные радиоприемники LF/VLF включают HeyPhone, ^{[ 3 ]} Никола Систем ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} и Кейв-Линк. ^{[ 6 ]} HeyPhone и Nicola работают с одной (верхней) боковой полосой на частоте 87 кГц в LF- диапазоне, тогда как Cave-Link использует разные частоты в диапазоне 20–140 кГц в зависимости от ожидаемого расстояния при мощности 30 Вт. ^{[ 7 ]}

Такие системы, как Molefone и HeyPhone, работают как однополосный (USB) радиоприемник 87 кГц с заземленными электродами длиной 25–100 метров (от 80 до 330 футов). ^{[ 8 ]} Дизайн для системы HeyPhone находится в открытом доступе. ^{[ 9 ]} Европейская ассоциация спелеологов (ECRA) поддерживает список масштабируемых и достаточно надежных систем, которые можно использовать для спасательных операций в пещерах. По состоянию на апрель 2023 года в каталоге в качестве действующих беспроводных систем указаны CaveLink (Германия), Nicola (Великобритания), μHeyPhone (Великобритания) и Pimprenelle (Франция). ^{[ 10 ]}

Личное аварийное устройство

Недавно было разработано несколько систем. Одна система известна как система PED, где PED — это аббревиатура от персонального аварийного устройства. ^{[ 11 ]} Первоначально разработанный после катастрофы № 4 в Австралии на угольной шахте Моура в 1986 году. ^{[ 12 ]} и получил дальнейшее развитие после взрыва угольной шахты Моура № 2 в 1994 году. ^{[ 13 ]} где необходимость в системе связи, позволяющей пережить крупные инциденты под землей, была выявлена в ходе расследования катастроф.

PED — это устройство одностороннего текстового пейджинга, широко используемое в Австралии , а также установленное в США , Китае , Канаде , Монголии , Чили , Танзании и Швеции . ^{[ 14 ]} Австралийская компания MST Global (ранее Mine Site Technologies) начала разработку PED в 1987 году, и она стала коммерчески доступной, а в 1991 году была одобрена Управлением по безопасности и охране труда на шахтах (MSHA). ^{[ 14 ]} Наиболее документально подтверждено использование PED во время чрезвычайной ситуации на шахте – это пожар на шахте Уиллоу-Крик в 1998 году в штате Юта , где он смог быстро предупредить шахтеров о необходимости эвакуации до того, как токсичные пары от пожара заполнили шахту. Отчеты об этом использовании можно увидеть на веб-сайте MSHA. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Разработка

Недавно были разработаны новые технологии, такие как аварийная служба собак-спасателей через систему связи с Землей. ^{[ 17 ]} разработан компанией E-Spectrum Technologies. Rescue Dog — это портативное решение двусторонней связи с увеличенным радиусом действия, работающее через Землю, которое было разработано в США в сотрудничестве с Национальным институтом безопасности и гигиены труда (или NIOSH). ^{[ 18 ]} который не использует большие рамочные поверхностные антенны для передачи сигнала. также разработали новые непереносные системы Такие компании, как Lockheed Martin, для использования в аварийных камерах, чтобы обеспечить послеаварийную двустороннюю экстренную голосовую и текстовую связь независимо от наземной или внутришахтной инфраструктуры.

Новые технологии

Новая беспроводная телекоммуникационная технология «Miner Lifeline» проходит испытания в 2012 году на в Западной Вирджинии шахте Робинсон Ран (недавнее производство 6 000 000 коротких тонн (5 400 000 т) угля в год с использованием 600 шахтеров ). Система поддерживает голосовые , текстовые сообщения или сигналы SOS, отправляемые в виде «пузыря» магнитных волн, и «может перемещаться на расстояние более 1500 футов (460 м) вверх или вниз и на 2000 футов (610 м) в стороны, прибывая менее чем за минуту. " ^{[ 19 ]}

Израильская компания Maxtech ^{[ 20 ]} разработал программный комплекс, автоматизирующий оптимальную организацию комплекса средств связи ограниченного радиуса действия, использующих любую смесь видов связи (земную радиосвязь, радиосвязь прямой видимости или оптическую и т. д.). Эта система использовалась при спасении в пещере Тхам Луанг . ^{[ 21 ]}

Sybet разработала систему подземной сети связи, основанную на большом количестве автономных портативных приемопередатчиков (BatNode), которые работают в ячеистой архитектуре , перенаправляя голосовые вызовы на большие расстояния без радиосвязи между конечными станциями, пока BatNodes могут видеть свои соседи. ^{[ 22 ]}

См. также

Проект Сангвиник
Туннельный передатчик
Негерметичный питатель
Пещерная связь [ де ]
Связь с подводными лодками
Спелеологическое оборудование#Связь
Наземная система передачи (на французском языке)
Земляной диполь
Сверхнизкая частота (SLF)
Чрезвычайно низкая частота (ELF)

Ссылки

^ Дэвид Гибсон, «Пещерная радиолокация» ISBN 978-1-4457-7105-2
^ Бефорд, Майк (2012). «Справочник конструкций пещерных радиоприемников». Архив журнала CREG .
^ «Главная страница HeyPhone» . bcra.org.uk.
^ Гибсон, Дэвид (2010). Пещерная радиолокация . Лулу.com. п. 73. ИСБН 978-1445771052 .
^ «Система Никола Mk2» (PDF) .
^ "Дом" . www.cavelink.com . Проверено 8 сентября 2023 г.
^ «Система передачи VLF для спелеологии Cave-Link V2.1x» (PDF) .
^ «Введение в HeyPhone» . bcra.org.uk. Проверено 14 января 2020 г.
^ «Документация HeyPhone» . bcra.org.uk. Проверено 14 января 2020 г.
^ «Каталог коммуникаций — ECRA — Европейская ассоциация пещерных спасателей» . 25 апреля 2023 г. Проверено 10 января 2024 г.
^ «Управление по безопасности и охране труда на шахтах (MSHA) — Комитет по экстренной связи и отслеживанию — Подземные системы связи и слежения — Описание технологий, одобренных MSHA» (PDF) . Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах США. 2007 . Проверено 30 сентября 2012 г.
^ «Департамент горнодобывающей промышленности и энергетики – Моура № 4» . Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Проверено 20 января 2009 г.
^ «Департамент горнодобывающей промышленности и энергетики – Моура № 2» . Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Проверено 20 января 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 марта 2013 г. Проверено 7 февраля 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 17 января 2009 г. Проверено 20 января 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ http://www.msha.gov/disasterhistory/WCREEK/WCREEK.HTM
^ https://dl.dropbox.com/u/34622965/Rescue%20Dog%20Web%20Brochure.pdf . ^{[ мертвая ссылка ]}
^ http://www.homeandsmallbusinessnetwork.info/niosh/mining/mineract/contracts/200-2008-26818.htm ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Риццо, Джонна (май 2012 г.). «Мост жизни шахтёра». Нэшнл Географик . 221 (5): 37.
^ «Макстек Нетворкс» . Проверено 27 сентября 2020 г.
^ Орр Хиршауге (3 июля 2018 г.). «Прямой радиосвязь с застрявшей тайской группой все еще не достигнута, говорит израильский поставщик технологий» . Ктех . Проверено 27 сентября 2020 г.
^ «BATNODE – Sybet» (на польском языке). 30 августа 2023 г. Проверено 20 сентября 2023 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Система экстренной связи для собак-спасателей
Pimprenelle (система Никола версии 2) Система двусторонней связи, разработанная Spéléo Secours Français для спелеологов .
Журнал CREG Группы пещерной радио и электроники Британской ассоциации исследования пещер
MST Global (ранее Mine Site Technologies) для получения дополнительной информации о системе связи PED через землю.
«Радиус 2» Российская беспроводная подземная система оповещения о тревогах, персонального вызова, наблюдения и поиска людей при авариях на шахтах
Cave-Link для исследования пещер и добычи полезных ископаемых. Система передачи и измерения данных

[1] Дэвид Гибсон, «Пещерная радиолокация» ISBN 978-1-4457-7105-2

[Bedford_2012-2] Бефорд, Майк (2012). «Справочник конструкций пещерных радиоприемников». Архив журнала CREG .

[3] «Главная страница HeyPhone» . bcra.org.uk.

[Gibson_2010-4] Гибсон, Дэвид (2010). Пещерная радиолокация . Лулу.com. п. 73. ИСБН 978-1445771052 .

[Naylor-5] «Система Никола Mk2» (PDF) .

[6] "Дом" . www.cavelink.com . Проверено 8 сентября 2023 г.

[7] «Система передачи VLF для спелеологии Cave-Link V2.1x» (PDF) .

[8] «Введение в HeyPhone» . bcra.org.uk. Проверено 14 января 2020 г.

[9] «Документация HeyPhone» . bcra.org.uk. Проверено 14 января 2020 г.

[10] «Каталог коммуникаций — ECRA — Европейская ассоциация пещерных спасателей» . 25 апреля 2023 г. Проверено 10 января 2024 г.

[11] «Управление по безопасности и охране труда на шахтах (MSHA) — Комитет по экстренной связи и отслеживанию — Подземные системы связи и слежения — Описание технологий, одобренных MSHA» (PDF) . Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах США. 2007 . Проверено 30 сентября 2012 г.

[12] «Департамент горнодобывающей промышленности и энергетики – Моура № 4» . Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Проверено 20 января 2009 г.

[13] «Департамент горнодобывающей промышленности и энергетики – Моура № 2» . Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Проверено 20 января 2009 г.

[msha.gov-14] Jump up to: ^а ^б «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 марта 2013 г. Проверено 7 февраля 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[15] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 17 января 2009 г. Проверено 20 января 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[16] ttp://www.msha.gov/disasterhistory/WCREEK/WCREEK.HTM

[17] ttps://dl.dropbox.com/u/34622965/Rescue%20Dog%20Web%20Brochure.pdf . ^{[ мертвая ссылка ]}

[18] ttp://www.homeandsmallbusinessnetwork.info/niosh/mining/mineract/contracts/200-2008-26818.htm ^{[ мертвая ссылка ]}

[ng201205-19] Риццо, Джонна (май 2012 г.). «Мост жизни шахтёра». Нэшнл Географик . 221 (5): 37.

[20] «Макстек Нетворкс» . Проверено 27 сентября 2020 г.

[21] Орр Хиршауге (3 июля 2018 г.). «Прямой радиосвязь с застрявшей тайской группой все еще не достигнута, говорит израильский поставщик технологий» . Ктех . Проверено 27 сентября 2020 г.

[22] «BATNODE – Sybet» (на польском языке). 30 августа 2023 г. Проверено 20 сентября 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]