Система шахтного аварійного радіооповіщення та диспетчерського радіозв’язку

Система шахтного аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, що містить центральну і переносні радіостанції, лінійні приймачі, двопровідну фізичну лінію зв'язку, штучну лінію зв'язку, що містить два проводи фізичної лінії і землю, причому центральна радіостанція містить блок живлення лінійних приймачів, два виходи якого підключено до фізичної лінії і зашунтовано конденсатором, послідовно ввімкнуті приймач-передавач і підсилювач низької частоти, причому високочастотний вхід приймачапередавача підключено до фізичної лінії зв'язку, спільний вивід заземлено, низькочастотний вихід підключено до підсилювача низької частоти, а лінійний приймач містить шунтувальний конденсатор і приймальний блок, що має два живильних входи, один із яких є також високочастотним, один низькочастотний вихід і спільний заземлений вивід, при цьому входи приймального блока і виводи шунтувального конденсатора підключено паралельно проводам фізичної лінії, яка відрізняється тим, що центральну радіостанцію обладнано низькочастотним приймальним вузлом, що містить струмові вхід і вихід, а також низькочастотний вихід, а лінійний приймач - низькочастотним передавальним вузлом, що містить низькочастотні вхід і вихід, а також спільний вивід, причому в центральній радіостанції в розрив кола між одним виходом блока живлення лінійних приймачів і жилою фізичної лінії ввімкнутий приймальний вузол з струмовими входом і виходом, при цьому струмовий вихід підключено до виходу блока живлення, а низькочастотний вихід цього вузла підключено до другого входу підсилювача низької частоти, а в лінійному приймачі вхід, вихід і спільний вивід передавального вузла підключено відповідно до низькочастотного виходу, високочастотного входу і до другого входу приймального блока. о> Запропоноване технічне рішення належить до гірничої промисловості, а конкретніше - до техніки високочастотного зв'язку, використовуваної в гірничих виробках вугільних шахт. Відповідно до пп. 5.9.1 і 5.9.4 "Правил безпеки у вугільних шахтах" [ДНАОП 1.1.30-1.01-00 "Правила безпеки у вугільних шахтах", Київ, Держнаглядохоронп-раці, 2000] на вуглевидобувних підприємствах повинні влаштовуватися системи аварійного зв'язку й оповіщення, призначені для прийому на поверхні повідомлень про аварію, що передаються з шахти, а також для передачі в аварійній ситуації необхідних вказівок і інструкцій шахтарям у шахті. Ефективність дії існуючих тепер на шахтах провідних систем аварійного оповіщення не відповідає сучасним вимогам: при обмеженій кіль кості телефонних апаратів шахтарі не завжди можуть оперативно сповістити диспетчера про виникнення аварійної ситуації. І диспетчер не має можливості оперативно подавати необхідну інформацію шахтарям, що знаходяться у просторі гірничих виробок поза зоною дії сповіщальних пристроїв. Усунути недоліки в організації аварійного оповіщення можна вмиканням у систему радіотелефонного зв'язку, що забезпечує передачу необхідних вказівок і інструкцій робітникам незалежно від їх місцезнаходження в шахті. Відомі пристрої, що живляться по парі жил кабелю від джерела постійної напруги, при цьому по цій же парі передається інформація від одного пристрою до іншого. Уведення на передавальному і зняття на приймальному кінцях інформаційних 11019 сигналів здійснюється за допомогою вмикання в пару на цих кінцях послідовно з пристроями вхідних обмоток роздільних трансформаторів, а підключення вихідних обмоток - відповідно до виходу передавального і до входу приймального пристроїв [Микутский Г.В., Скитальцев B.C. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. М.: Энергоатомиздат, 1987. - с. 227]. Однак для функціонування зв'язку в звуковому діапазоні, індуктивність обмоток таких трансформаторів повинна складати десятки мГн. При цьому безпосереднє вмикання таких обмоток у коло живлення пристроїв може порушити іскробезпеку цього кола, тому що на індуктивності при комутаційних процесах виникає ЕРС самоіндукції, енергії якої може вистачити для вибуху метано-повітряного середовища в гірничій виробці [В.П. Колосюк, С.В. Бабков, В.А. Казаков. Исследование условий искробезопасного применения высокочастотных дросселей и трансформаторов в цепи заземления. //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. Сборник научных трудов МакНИИ, - 1998. - С.334-344]. Відома система шахтного індуктивного радіозв'язку, що містить центральну радіостанцію, розташовану на поверхні, переносні радіостанції, що знаходяться в шахті, однопровідну лінію, що прокладено по виробках шахти і підключено, з одного боку, до центральної станції, з іншого боку до навантажувального резистора, і лінійні приймачі. Високочастотні входи останніх підключені до однопровідної лінії, а низькочастотні виходи - до додаткової ізольованої (стосовно землі) пари, навантаженої на другий вхід низькочастотного мікшера приймача центральної радіостанції [Казаков В. А., Кременев О. Г. О выборе системы общешахтного аварийного оповещения и связи // Безопасная эксплуатация электромеханического оборудования в шахтах. Сборник научных трудов. - Макеевка: МакНИИ, 1992. - С.35-43]. У такій системі високочастотні сигнали від переносних радіостанцій наводяться в однопровідніи лінії, надходять на входи найближчих лінійних приймачів, перетворюються останніми в низькочастотні сигнали, по окремій додатковій парі надходять на приймач центральної радіостанції і відтворюються останнім. Недоліком такої системи, визначеної як прототип, є необхідність використання додаткової пари жил. Протяжність радіофікованих маршрутів складає близько 40км, і прокладка додаткового кабелю потребує істотних економічних витрат [Паршин А.В. Исследование и разработка беспроводных систем аварийного шахтного оповещения горнорабочих: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук, Свердловск, 1980. - 234с]. У основу корисної моделі поставлено завдання зі створення такої системи шахтного аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, у якій за рахунок використання двох частотних діапазонів для передачі по одній парі проводів лінії зв'язку сигналів від переносних радіостанцій до центральної і від центральної до переносних радіостанцій забезпечується її безпечна, стійка і надійна робота. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що система шахтного аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, що містить центральну і переносні радіостанції, лінійні приймачі, двопровідну фізичну лінію зв'язку, штучну лінію зв'язку, що містить два проводи фізичної лінії і землю, причому центральна радіостанція містить блок живлення лінійних приймачів, два виходи якого підключено до фізичної лінії і зашунтовано конденсатором, послідовно ввімкнуті прийомопередавач і підсилювач низької частоти, причому високочастотний вхід прийомопередавача підключено до фізичної лінії зв'язку, спільний вивід заземлено, низькочастотний вихід підключено до підсилювача низької частоти, а лінійний приймач містить шунтувальний конденсатор і приймальний блок, що має два живильних входи, один із яких є також високочастотним, один низькочастотний вихід і спільний заземлений вивід, при цьому входи приймального блока і виводи шунтувального конденсатора підключено паралельно проводам фізичної лінії, відповідно до корисної моделі, центральну радіостанцію обладнано низькочастотним приймальним вузлом, що містить струмові вхід і вихід, а також низькочастотний вихід, а лінійний приймач - низькочастотним передавальним вузлом, що містить низькочастотні вхід і вихід, а також спільний вивід, причому в центральній радіостанції в розрив кола між одним виходом блока живлення лінійних приймачів і жилою фізичної лінії ввімкнутий приймальний вузол з струмовими входом і виходом, при цьому струмовий вихід підключено до виходу блока живлення, а низькочастотний вихід цього вузла підключено до другого входу підсилювача низької частоти, а в лінійному приймачі вхід, вихід і спільний вивід передавального вузла підключено відповідно до низькочастотного виходу, високочастотного входу і до другого входу приймального блока. На фігурі наведено блок-схему запропонованої системи. Система містить центральну 1, переносні 2 радіостанції, двопровідну лінію зв'язку 3 і лінійні приймачі 4. Радіостанція 1 містить прийомопередавач 5, підсилювач низької частоти 6, гучномовець 7, блок 8 для живлення лінійних приймачів, шунтувальний конденсатор 9, низькочастотний приймальний вузол 10, а лінійний приймач 4 містить приймальний блок 11, шунтувальний конденсатор 12 і низькочастотний передавальний вузол 13. У центральній радіостанції 1 до виходів блока 8 підключена лінія 3 з конденсатором 9, причому в розрив кола між одним виходом блока 8 і жилою лінії 3 з конденсатором 9 увімкнений приймальний вузол 10 з токовими входом і виходом. Струмовий вихід з'єднано з виходом блока 8. Низькочастотний вихід цього вузла підключено до другого входу підсилювача низької частоти 6. Високочастотний вхід прийомопередавача 5 підключено до фізичної лінії зв'язку 3, спільний вивід заземлено, а низькочастотний вихід підключено до першого входу підсилювача низької частоти 6. Навантаженням підсилювача 6 є гучномовець 7. У лінійному приймачі 4 приймальний блок 11 має два живильні входи, один із яких є також високочастотним, один низькочастотний вихід і 11019 спільний заземлений вивід Входи блока 11 і виводи конденсатора 12 підключено паралельно проводам фізичної лінії 3 Низькочастотний передавальний вузол 13 містить низькочастотні вхід і вихід, а також спільний вивід Вхід, вихід і спільний вивід вузла 13 підключено ВІДПОВІДНО ДО низькочастотного виходу, високочастотного входу і до другого входу блока 11 Запропонована система працює так У вихідному стані приймачі ЛІНІЙНИХ приймачів 4 і прийомопередавача 5 радіостанції 1 знаходяться в режимі "Прийом", передавальні вузли 13 приймачів 4 закриті, гучномовець 7 мовчить Під час передавання повідомлення диспетчерові з будь-якої радіостанції 2, що знаходиться поблизу одного з ЛІНІЙНИХ приймачів 4, вмикається її передавач, і в штучній лінії "два проводи лінії 3 земля" наводиться високочастотний сигнал, що приймається приймальним блоком 11, перетворюється в низькочастотний сигнал і подається на вузол 13 Це викликає зміну вихідного опору вузла 13 у такт зі зміною низькочастотного сигналу й у Ліни 3 протікає додатковий струм, споживаний приймачем 4 Зміни величини струму, споживаного ЛІНІЄЮ 3, уловлює приймальний вузол 10, що формує низькочастотний сигнал Цей сигнал підсилюється підсилювачем 6 і відтворюється гучномовцем 7 При переговорах між переносними радіостанціями 2 високочастотний сигнал від однієї радіостанції поширюється по штучній лінії "два проводи лінії 3 - земля" і створює змінне магнітне поле уздовж штучної лінії, що уловлюється антеною іншої радіостанції і відтворюється її приймачем Цей же високочастотний сигнал, прийнятий приймачами 4, перетворюється в додаткові низькочастотні коливання споживаного цими приймачами струму, що за допомогою елементів 10, 6 7 відтворюються у вигляді мовлення на радіостанції 1 Під час передавання повідомлень від диспетчера до шахтарів високочастотний сигнал, сформований передавачем 5, подається в штучну ЛІНІЮ "два проводи лінії 3 - земля", уловлюється антенами переносних радіостанцій і відтворюється їх приймачами Конструктивно приймальний вузол 10 виконаний у вигляді оптрона, що містить світлодюд і фототранзистор, і підсилювача сигналів оптрона Світлодюд вмикається у розрив кола між мінусовим виходом блока живлення ЛІНІЙНИХ приймачів і мінусової жилою фізичної лінії - катодом до виходу блока живлення, фототранзистор оптрона приєднаний до входів підсилювача сигналів оптрона Вузол з оптроном 9 і підсилювачем 10 складено на платі з фольгованого склотекстоліту завбільшки 30х40мм, поміщено у корпус радіостанції 1 і містить власне оптрон типу АОТ123А, мікросхему К140УД20, шість резисторів типу Р1-12 і чотири конденсатори типу К50-35-5 Передавальний вузол 13 містить шунтувальний транзистор і два обмежувальних резистори, причому до плюсової жили фізичної лінії підключено колектор шунтувального транзистора, до мінусової жили - перший вивід першого обмежувального резистора, другий вивід цього резистора підключено до емітеру цього транзистора, а низькочастотний вихід приймального блока через другий обмежувальний резистор з'єднано з базою шунтувального транзистора Шунтувальний транзистор передавального вузла 13 типу КТ817Г і обмежувальні резистори типу Р1-12 поміщено в корпусі приймача 4 на платі завбільшки 10x15мм із зазначеного матеріалу Приймач 4 від блока живлення 8 радіостанції 1 з вихідною напругою U=27B споживає в спокої струм 1=1 ЗмА, під час передавання повідомлень струм споживання збільшується до 1=21 мА Запропонована система зв'язку дозволить організувати якісний зв'язок шахтарів, екіпірованих переносними радіостанціями, з диспетчером по всьому просторі гірничих виробок шахти, у яких прокладено використовувані в даній системі кабельні лінії з використанням мінімальної КІЛЬКОСТІ жил цих кабелів, що істотно знижує вартість, спрощує обслуговування такої системи, дозволяє її використовувати в шахтах, небезпечних за газом чи вугільним пилом ФІГ Комп'ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601