Система шахтового аварійного радіооповіщення та диспетчерського радіозв’язку

Система шахтового аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, що містить центральну і переносні радіостанції, двопровідну фізичну лінію зв'язку, штучну лінію зв'язку, що містить два проводи фізичної лінії й землю, односпрямовані проміжні й кінцеві лінійні підсилювачі, що включені в розрив фізичної лінії і мають по два живильних входи, один із яких є також високочастотним, один високочастотний вихід і загальний заземлений вивід, причому центральна радіостанція містить блок живлення лінійних підсилювачів, передавач і приймач, причому виходи двох перших і вхід останнього підключені до фізичної лінії зв'язку, а загальні виводи заземлені, яка відрізняється тим, що центральна радіостанція й кінцеві лінійні підсилювачі мають по одному, а проміжні лінійні підсилювачі - по два сигнальних блоки, якими вони оснащені, кожний з яких містить трансформатор із трьома однаковими обмотками і шунтувальний конденсатор, причому початки першої, другої і третьої обмоток підключені відповідно до шостого, другого і третього виводів блока, кінці цих обмоток - відповідно до першого, п'ятого і четвертого виводів сигнального блока, конденсатор - до першого і другого виводів цього блока, а четвертий вивід заземлено, причому на центральній радіостанції сигнальний блок включено у розрив кола між виводами блока живлення лінійних підсилювачів і проводами фізичної лінії, причому перший вивід сигнального блока підключено до першого виходу блока живлення, другий - до другого виходу блока живлення, виходу передавача і першого входу приймача, третій - до другого входу приймача, п'ятий і шостий - до першого і другого проводів фізичної лінії, на проміжному лінійному підсилювачі перші виводи першого і другого сигнальних блоків з'єднані між собою і з першим живильним входом підсилювача, другі - між собою, другим живильним і першим високочастотним входами підсилювача, треті - відповідно до виходу і другого високочастотного входу підсилювача, п'яті і шості - до перших і других проводів фізичної лінії, що йде відповідно до центральної станції і до кінцевого підсилювача, на кінцевому лінійному підсилювачі перший вивід сигнального блока підключений до першого живильного і високочастотного входів підсилювача, другий і третій - відповідно до другого живильного входу і виходу підсилювача, п'ятий і шостий - відповідно до першого і другого проводів фізичної лінії, що йде до проміжного лінійного підсилювача. Запропоноване технічне рішення належить до гірничої промисловості, а більш конкретно - до техніки високочастотного зв'язку, використовуваного в гірничих виробках вугільних шахт. Відповідно до п. п. 5.9.1 і 5.9.4 "Правил безпеки у вугільних шахтах" вуглевидобувні підприємства повинні забезпечуватися системами аварійного зв'язку й оповіщення, призначеними для прийому на поверхні повідомлень про аварію, переданих із шахти, а також для передачі необхідних вказівок та інструкцій шахтарям у шахті в аварійній ситуації [НПАОП 10.0-1.01-05. Правила безпеки у вугільних шахтах. К., 2005p.]. Ефективність існуючих на шахтах провідних систем аварійного оповіщення не відповідає сучасним вимогам: при обмеженій кількості телефонних апаратів шахтарі не завжди можуть оперативно сповістити диспетчера про виникнення аварійної ситуації. У свою чергу, диспетчер не має U 1 РАДІООПОВІЩЕННЯ (13) АВАРІЙНОГО 27523 ШАХТОВОГО ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (11) (54) СИСТЕМА РАДІОЗВ'ЯЗКУ видається під відповідальність власника патенту UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 можливості оперативно подавати необхідну інформацію шахтарям, що знаходяться у виробках поза зоною дії сповіщальних пристроїв. Просте збільшення кількості таких пристроїв стримується обмеженнями, які висуваються до систем зв'язку з точки зору іскробезпеки, ростом їх складності і зниженням надійності роботи. Відома система шахтного індуктивного радіозв'язку, що містить центральну радіостанцію, розташовану на поверхні, переносні радіостанції, які знаходяться у гірників в шахті, однопровідну лінію, яку прокладено по виробках шахти і підключено, з одного боку, до центральної станції, з іншого - до навантажувального резистора, і лінійні підсилювачі. Високочастотні входи останніх підключено до однопровідної лінії, а виходи - до додаткової, ізольованої стосовно землі, пари жил, підключеної до другого високочастотного входу приймача центральної радіостанції [Казаков В. А., Кременев О. Г. О выборе системы общешахтного аварийного оповещения и связи. //Безопасная эксплуатация электромеханического оборудования в шахтах. Сб. научн. трудов. Макеевка: МакНИИ, 1992. - С.35-43]. У цій системі високочастотні сигнали, що наводяться в однопровідній лінії передавачами переносних радіостанцій, надходять на входи найближчих лінійних підсилювачів, підсилюються і по окремій додатковій парі надходять на приймач центральної радіостанції і їм відтворюються. Недоліком такої системи є необхідність використання додаткової пари жил, що під час організації радіозв'язку по всій шахті призводить до істотних економічних витрат. Безпосереднє використання однопровідної лінії для передачі вихідних посилених сигналів на центральну радіостанцію неможливо внаслідок неминучого самозбудження підсилювачів, тому що вихідний сигнал надходить на вхід підсилювача. Відома 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 приймача-передавача 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, при цьому центральну радіостанцію обладнано низькочастотним приймальним вузлом, що містить струмові вхід і вихід, а також низькочастотний вихід, а лінійний приймач - обладнано 27523 4 низькочастотним передавальним вузлом, що містить низькочастотний 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 струмопровідними 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, високочастотному входу і до другого входу приймального блока [див. патент №11019, Україна, Е21С35/24, опубл. 15.12.2005, Бюл. №12]. У цій системі високочастотні сигнали від переносних радіостанцій наводяться в штучній лінії, надходять на входи найближчих лінійних приймачів, перетворюються в низькочастотні сигнали, по фізичній лінії надходять на приймач центральної радіостанції і їм відтворюються. Вихідні посилені сигнали з лінійних приймачів надходять на центральну радіостанцію по тій же лінії, по якій приходять до приймачів і вхідні сигнали. Однак самозбудження приймачів не відбувається внаслідок того, що вхідні і вихідні сигнали знаходяться в різних частотних діапазонах. Недоліком відомої системи, визначеної за прототип, є її одноканальність, тому що лінійні приймачі працюють тільки на одній робочій частоті, приймають сигнали від переносних радіостанцій, що працюють на тій же робочій частоті, і передають їх диспетчеру по одній лінії у вигляді продетектованих низькочастотних сигналів. Одночасна робота декількох радіостанцій на одному каналі сильно затрудняє зв'язок між абонентами. У основу корисної моделі поставлено завдання зі створення такої системи шахтного аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, у якій використання одного частотного діапазону для передачі сигналів по одній лінії зв'язку забезпечує безпечну, стійку і надійну роботу системи, що, у свою чергу, підвищує оперативність аварійного оповіщення й ефективність керування гірничими роботами. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що система шахтного аварійного радіооповіщення і диспетчерського радіозв'язку, що містить центральну і переносні радіостанції, двопровідну фізичну лінію зв'язку, штучну лінію зв'язку, що містить два проводи фізичної лінії і землю, односпрямовані проміжні й кінцеві лінійні підсилювачі, що включені в розрив фізичної лінії і мають по два живильних входу, один із яких є також високочастотним, один високочастотний вихід і загальний заземлений вивід, причому центральна радіостанція містить блок живлення лінійних підсилювачів, передавач і приймач, при цьому виходи двох перших і вхід останнього підключені до фізичної лінії зв'язку, а загальні виводи заземлені, згідно з корисною моделлю, центральна радіостанція та кінцеві лінійні 5 підсилювачі мають по одному, а проміжні лінійні підсилювачі - по два сигнальних блоки, якими їх обладнано, кожний з яких містить трансформатор із трьома однаковими обмотками і шунтуючий конденсатор, причому початки першої, другої і третьої обмоток підключені відповідно до шостого, другого і третього виводів сигнального блока, кінці цих обмоток - відповідно до першого, п'ятого і четвертого виводів сигнального блока, конденсатор - до першого і другого виводів сигнального блока, а четвертий вивід заземлено, причому на центральній радіостанції сигнальний блок включено у розрив кола між виводами блока живлення лінійних підсилювачів і проводами фізичної лінії, при цьому перший вивід сигнального блока підключено до першого виходу блока живлення, другий - до другого виходу блока живлення, виходу передавача і першого входу приймача, третій - до другого входу приймача, п'ятий і шостий - до першого і другого проводів фізичної лінії, на проміжному лінійному підсилювачі перші виводи першого і другого сигнальних блоків з'єднано між собою і з першим живильним входом підсилювача, другі - між собою, другим живильним і першим високочастотним входами підсилювача, треті - відповідно до виходу і другому високочастотному входу підсилювача, п'яті і шості - до перших і других проводів фізичної лінії, що йде відповідно до центральної станції і до кінцевого підсилювача, на кінцевому лінійному підсилювачі - перший вивід сигнального блока підключено до першого живильного і високочастотного входів підсилювача, другий і третій - відповідно до другого живильному входу і виходу підсилювача, п'ятий і шостий - відповідно до першого і другого проводів фізичної лінії, що йде до проміжного лінійного підсилювача. На Фігурі наведено блок схему запропонованої системи. Система містить центральну 1 і переносні 2 радіостанції, двопровідну лінію зв'язку 3, проміжний 4 і кінцевий 5 лінійні підсилювачі. Радіостанція 1 містить блок 6 для живлення лінійних підсилювачів, передавач 7, приймач 8 і сигнальний блок 9. Останній містить трансформатор 10 і шунтуючий конденсатор 11. Проміжний підсилювач 4 має два блоки 9 і два підсилювачі 12. Кінцевий підсилювач 5 містить один блок 9 і один підсилювач 12. Лінія зв'язку 3 забезпечує живлення лінійних підсилювачів 4 та 5, передачу високочастотних сигналів від радіостанцій і посилених лінійними підсилювачами високочастотних сигналів. Причому лінія 3 має безперервне коло для постійного струму і для високочастотних сигналів радіостанцій (у складі штучної лінії "два проводи лінії 3 - земля") і розділена на замкнуті кола для передачі сигналів, посилених підсилювачами. Високочастотні сигнали радіостанцій поширюються синфазно по колу штучної лінії "два проводи лінії 3 - земля" у напрямку від радіостанції 1 до радіостанцій 2 і навпаки. Високочастотні сигнали, посилені лінійними підсилювачами, передаються тільки по обох проводах лінії 3, причому протифазно й у межах замкнутої ділянки 27523 6 від попереднього лінійного підсилювача до наступного і тільки в напрямку від лінійних підсилювачів до центральної радіостанції 1 (від підсилювача 5 до підсилювача 4, від підсилювача 4 до радіостанції 1). Обмотки 1 і 2 трансформаторів 10 блока 9 з'єднані зустрічно для сигналів радіостанцій і не здійснюють опору цим сигналам. Для вихідних сигналів лінійних підсилювачів ці обмотки з'єднані послідовно і здійснюють опір, рівний хвильовому лінії 3, що сприяє передаванню і виділенню таких сигналів у межах замкнутої ділянки лінії 3. Розбивка на замкнуті ділянки здійснюється шунтуючими конденсаторами 11. Запропонована система працює так. Під час передавання повідомлення диспетчеру з радіостанції 2, розташованої поблизу лінійного підсилювача 5, включається її передавач, і в обох проводах штучної лінії "два проводи лінії 3 - земля" синфазно наводиться високочастотний сигнал. Цей сигнал проходить по протифазно включених для нього обмотках 1 і 2 трансформатора 10 блока 9 підсилювача 5 і надходить на високочастотний вхід підсилювача 12. При цьому в обмотці 3 трансформатора 10 від обмоток 1 і 2 наводяться взаємно протифазні сигнали, що взаємно компенсуються. Сигнал, що надійшов на вхід підсилювача 12, підсилюється, подається на обмотку 3 трансформатора 10, виділяється на обмотках 1 і 2 цього трансформатора і подається в коло по двох проводах лінії 3. Для кола "два проводи лінії 3 земля" сигнали з обмоток 1 і 2 трансформатора 10 взаємно віднімаються і на вхід підсилювача 12 не надходять. Потім сигнал з лінійного підсилювача 5 виділяється на обмотках 1 і 2 трансформатора 10 правого за схемою блока 9 проміжного лінійного підсилювача 4. З обмотки 3 цього трансформатора подається на другий високочастотний вхід підсилювача 12 лінійного підсилювача 4, підсилюється цим підсилювачем, подається на обмотку 3 лівого за схемою блока 9 підсилювача 4. При цьому конденсатори 11 блоків 9 запобігають проникненню у коло лінії 3 вихідних сигналів (з обмоток 1 і 2 лівого за схемою трансформатора 10) на вхід підсилювача 12 (на обмотки 7 і 2 і з них на обмотку 3 правого за схемою трансформатора 10). Наведений в обмотках 1 і 2 лівого за схемою блока 9 сигнал подається в лінію 3 до центральної радіостанції 1, виділяється на обмотках 1 і 2 блока 9 радіостанції 1, через обмотку 3 надходить на перший високочастотний вхід приймача 8 і відтворюється останнім. Під час передавання повідомлень від диспетчера, високочастотний модульований сигнал з передавача 7 подається на другий вивід блока 9 і через обмотку 2 трансформатора 10 - на нижній за схемою провід лінії 3, а також через конденсатор 11 і обмотку 1 трансформатора 10 на верхній за схемою провід лінії 3. Потім цей високочастотний сигнал поширюється по штучній лінії "два проводи лінії 3 - земля", створює уздовж штучної лінії перемінне магнітне поле, що 7 уловлюється антенами переносних радіостанцій і відтворюється їх приймачами. Під час переговорів між операторами з переносними радіостанціями 2 високочастотний сигнал від однієї радіостанції поширюється штучною лінією "два проводи лінії 3 - земля", створює уздовж штучної лінії перемінне магнітне поле, що уловлюється антеною іншої радіостанції і відтворюється її приймачем. Конструктивно кожен блок 9 зібрано на платі з фольгованого склотекстоліту розміром 30x20мм, поміщено у корпус радіостанції 1 і лінійних підсилювачів 4 і 5 і містить трансформатор 10 і конденсатор 11. Трансформатор являє собою намотані на феритовому осердю М1500НМ-А0583 три обмотки по десять витків проводу ПЕВ-2 Ø0,35мм. Як конденсатор використовують конденсатор типу К10-17В-Н90-1,0 мкФ 250В. У якості радіостанцій 1, 2 та лінійних підсилювачів 4, 5 використані радіостанції системи радіозв'язку "Весна Ш", що серійно випускається. Запропонована система зв'язку дозволить організувати якісний багатоканальний зв'язок шахтарів, екіпірованих переносними радіостанціями, з диспетчером з будь - якої точки гірничих виробок шахти, у якій прокладені використовувані в даній системі кабельні лінії з мінімальною кількістю використовуваних жил цих кабелів. Це істотно підвищує ефективність роботи системи, знижує її вартість і спрощує обслуговування. 27523 8