устройство беспроводной аварийно-вызывной и информационно- технологической шахтной сигнализации и связи

Формула изобретения

Устройство беспроводной аварийно-вызывной и информационно-технологической шахтной сигнализации и связи, содержащее установленный на дневной поверхности земли передающий комплект, состоящий из блока формирования и подачи аварийного сигнала, передатчика и подключенной к нему передающей антенны с заземлителями, и расположенные в подземных выработках приемные комплекты, каждый из которых состоит из приемной антенны, подключенной к блоку обработки сигналов, включающего избирательный усилитель, дешифратор и выходной преобразователь, отличающееся тем, что блок обработки информации снабжен двумя смесителями частоты, двумя фильтрами нижних частот, двумя пороговыми элементами, фазовращателем, гетеродином и фазовым детектором, причем антенна подключена к входу избирательного усилителя, выход которого соединен с объединенными первыми входами двух параллельно соединенных между собой смесителей частоты, второй вход первого смесителя частоты непосредственно соединен с выходом гетеродина, а второй вход второго смесителя частоты соединен с выходом гетеродина через фазовращатель, при этом каждый из выходов обоих смесителей через фильтры нижних частот, а также через пороговые элементы соединен с двумя входами фазового детектора, выход которого соединен с входом дешифратора команд, который, в свою очередь, соединен с выходным преобразователем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системам подземной беспроводной связи и телеметрии, и предназначено для оперативного оповещения горнорабочих в подземных выработках об авариях, вызывая индивидуального абонента на связь к телефону соответствующими условными световыми сигналами, излучаемыми лампой шахтерского светильника, для передачи дополнительной цифровой информации технологического характера, отображаемой на табло жидкокристаллического индикатора, для излучения сигналов звукового оповещения технологического характера и для подключения к системе телеуправления производственными объектами.

Известно устройство беспроводной аварийной сигнализации [1], содержащее установленный на поверхности земли передающий полукомплект, состоящий из узкополосного передатчика электромагнитных сигналов звуковой частоты, системы антенн с заземлителями, и расположенный в горной выработке приемный полукомплект, состоящий из приемной антенны, блока усиления и обработки сигнала, выходного преобразователя и блока питания.

Однако при размещении приемного полукомплекта в зоне действия интенсивных низкочастотных периодических помех, в приемный тракт проникают ближайшие к рабочей частоте гармоники периодической помехи с амплитудой, значительно превышающей уровень полезного сигнала. Поэтому известное устройство не обеспечивает надежную сигнализацию об аварии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство шахтной оперативной и аварийной беспроводной связи с подземными выработками [2]. Это устройство содержит установленный на дневной поверхности земли передающий комплект, состоящий из блока формирования подачи аварийного сигнала, содержащего кнопочное поле набора кода и характера сообщения, шифратор, микрофон, коммутатор, амплитудный компрессор, передатчик звуковой частоты, передающую антенну в виде заземленного диполя с замедлителями и блок питания, и расположенные в подземных выработках приемные комплекты, содержащие каждый приемную антенну, подключенную к блоку усиления и обработки сигнала, включающему в себя электронный ключ, дешифратор и усилитель звуковой частоты, выходной преобразователь (громкоговоритель) и блок питания.

Однако решение вопроса передачи аварийного оповещения речевой связью с дневной поверхности к подземным выработкам не решает вопроса надежности передачи сообщения, так как при этом в естественном речевом спектре частот имеются существенные различия в степени затухания различных частотных составляющих, особенно с увеличением глубины выработок.

Цель изобретения - повышение надежности передачи оперативной информации в подземные выработки и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство беспроводной аварийно-вызывной и информационно-технологической шахтной сигнализации и связи содержит установленный на дневной поверхности шахты передающий комплект, состоящий из последовательно соединенных опорного генератора, делителя частоты, усилителя мощности и систем антенн с заземлителями, а также пульта управления режимом работы, выход которого подключен к второму входу делителя частоты, а другой выход пульта управления подключен к второму входу усилителя мощности, и расположенный в подземных выработках носимый приемный комплект, в состав которого входит антенна, подключенная к входу избирательного усилителя, выход которого соединен с выходами двух параллельно включенных смесителей частоты. При этом второй вход первого смесителя соединен с выходом гетеродина непосредственно, а второй вход второго смесителя частоты соединен с этим же гетеродином через фазовращатель. Выходы обоих смесителей частоты через фильтры нижних частот каждый и далее через пороговые элементы подключены к двум входам фазового детектора, выход которого подается на вход дешифратора команд. При этом первый выход дешифратора через прерыватель тока подключен к лампе шахтерского светильника для ее коммутации соответствующими кодированными сигналами "авария" или "вызов". Второй выход подключен к шине управления жидкокристаллическим индикатором. Третий выход может быть подключен к источнику звуковой сигнализации. Четвертый выход дешифратора может быть подключен к системе телеуправления производственными объектами.

При поиске по патентной и научной и научно-технической литературе не обнаружено технических решений, сходных с признаками, отличающими предлагаемое техническое решение от прототипа Следовательно предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство беспроводной аварийно-вызывной и информационно-технологической шахтной сигнализации и связи содержит передающий и приемный комплекты.

Передающий комплект состоит из последовательно соединенных опорного генератора 1, делителя с переменным коэффициентом деления 2, усилителя мощности 3, антенны 4 и заземлителей 5, а также пульта управления 6, первый выход которого соединен с делителем 2, а второй - с усилителем мощности 3. При этом выход опорного генератора 1 соединен с входом пульта управления 6 через формирователь кодовой последовательности (процессор) 7. Причем третий выход пульта управления 5 подсоединен к второму входу формирователя 7.

Приемные комплекты (показан один комплект) содержат антенну 8, подключенный к ней избирательный усилитель 9, к входу которого подключены первые входы параллельно соединенных между собой смесителей частоты 10 и 11. Вторые входы смесителей 10 и 11 соединены с гетеродином 12, причем один соединен непосредственно, а другой - через фазовращатель 13. При этом выходы смесителей 10 и 11 через фильтры нижних частот 14 и 15 и далее последовательно через пороговые элементы 16 и 17 подключены к двум входам фазового детектора 18. Выход фазового детектора подключен к входу дешифратора команд 19. Первый выход дешифратора 19 через прерыватель тока 20 подключен к лампе индивидуального шахтерского светильника (не показан). Второй выход подключен к шине управления жидкокрисиаллическим индикатором 21. Третий выход может быть подключен к источнику звуковой сигнализации 22. Четвертый выход может быть подключен к системе телеуправления производственными объектами 23.

Основной принцип работы устройства беспроводной передачи информации в горные выработки заключается в том, что на передающей стороне исходную информацию (передача сигналов "АВАРИЯ" или "ВЫЗОВ", или звуковых сигналов, передача цифровой информации или сигналов телеуправления) кодируют в соответствующей бинарной последовательности двоичной кодовой комбинацией, которой затем модулируют несущую частоту сигнала, излучаемого передатчиком с дневной поверхности земли в шахту через заземленные антенны.

В шахте сигнал, принятый приемником, демодулируется и обрабатывается дешифратором, где из него выделяется кодовая последовательность, необходимая для включения аварийно-вызывной или звуковой сигнализации, либо для отображения цифровой информации технологического характера на жидкокристаллическом индикаторе, либо сигналы телеуправления производственными объектами.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При нажатии одной из кнопок пульта управления 6 (клавиатура пульта 6 не показана) формирователь 7 формирует бинарную кодовую последовательность в соответствии с положением кнопки на пульте 6 из сигнала, поступающего с опорного генератора 1. По окончании набора кодограмм с формирователя 7 сигнал поступает на вход пульта управления 6 и далее на управляющий вход делителя 2, одновременно на другой его вход поступает сигнал с опорного генератора 1. В делителе 2 в зависимости от уровня бинарной последовательности, поступающей с процессора-формирователя 7 через пульт управления 6, формируется частотно-манипулированный сигнал (уровню "0" соответствует частота f₁, уровню "1" соответствует частота f₂). Далее сигнал усиливается усилителем мощности 3 и антеннами 4 через заземлители 5 излучается в горный массив.

Электромагнитные сигналы, распространяющиеся в горном массиве, принимаются приемным устройством, в частности его антенной 8, преобразуются в электрические и усиливаются широкополосным избирательным усилителем 9 и далее подаются на первые входы смесителей частоты 10 и 11, на вторые входы которых подаются сигналы с гетеродина 12 непосредственно на смеситель 10 и через цифровой фазовращатель 13 - на смеситель 11. На выходах смесителей 10 и 11 появляются гармонические колебания разностной частоты, причем эти сигналы сдвинуты друг относительно друга на 90^o.

Оба полученных сигнала проходят через фильтры нижних частот 14 и 15 и подаются на пороговые элементы 16 и 17. Далее через фазовый детектор 18, где формируется цифровой сигнал, соответствующий передаваемой информации, сигнал подается на дешифратор 19, где формируются соответствующие сигналы аварии или вызова, поступающие затем на индивидуальную лампу шахтерского светильника 20. С этого же дешифратора 19 передаваемая информация в цифровом виде поступает на жидкокристаллический индикатор 21, либо на источник звуковой сигнализации 22, либо на систему телеуправления производственными объектами 23.

Использование в данной системе инфранизких частот и кодирование их для передачи сигналов сквозь толщу горных пород, позволяет решить поставленную задачу повышения надежности передаваемой информации в подземные выработки с одновременным увеличением технологических возможностей связи.

Следовательно, предлагаемое изобретение позволяет кроме своевременного оповещения горнорабочих об авариях и кроме возможности индивидуального вызова любого работника на связь к телефону передавать ему необходимую технологическую информацию в цифровом виде на жидкокристаллическом индикаторе, передать сигнал звуковой сигнализации при необходимости, либо включить какую-то систему телеуправления производственными объектами, что кроме повышения безопасности проведения горных работ в подземных выработках, повышения технологических возможностей внутрипроизводственной шахтной связи позволяет повысить технологические возможности проведения горных работ в подземных выработках.