АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И СВЯЗИ ДЛЯ ШАХТ «КОНДОР»

Оригинальная статья

УДК 654.92:622.33.012.2 © Д.В. Горячев, В.И. Ухов, 2020

Архитектура системы позиционирования и связи для шахт «Кондор»

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-7-21-22

ГОРЯЧЕВ Д.В.

Ведущий инженер ООО «Компания ДЭП», 127055, г. Москва, Россия, e-mail: mail@dep.ru

УХОВ В.И.

Канд. физ.-мат. наук,

руководитель департамента развития ПО ООО «Компания ДЭП», 127055, г. Москва, Россия

Статья посвящена вопросам разработки и создания современной цифровой системы позиционирования и связи для шахт. Рассматривается отечественная система позиционирования «Кондор», которая обеспечивает точность позиционирования персонала и техники. Система поддерживает как общешахтные каналыi мобильной связи, когда общение абонентов возможно на всей территории, охваченной системой «<Кондор», так и локальные и групповые каналы>/ мобильной связи. В системе «Кондор» реализованы>/ передача аварийных и индивидуальных команд и текстовых сообщений, непреры/вны/й прием данных с персональных газоанализаторов, кнопки SOS и кнопки квитирования сообщений. Ключевые слова: система «Кондор», ПТКДеконт, Деконт-ЕХ, Компания ДЭП.

Для цитирования: Горячев Д.В., Ухов В.И. Архитектура системы позиционирования и связи для шахт «Кондор» // Уголь. 2020. № 7. С. 21-22. DOI: 10.18796/0041 -5790-20207-21-22.

ВВЕДЕНИЕ

Современные требования к определению местоположения персонала и техники в шахтах [1, 2] ведут к созданию цифровых систем позиционирования следующего поколения. Развертывание в шахте цифровой инфраструктуры, необходимой для работы такой системы, позволяет также решить целый ряд других задач. В число таких задач входят в первую очередь автоматический сбор данных с приборов контроля и обеспечение шахтеров многоканальной мобильной связью.

ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ

Разработка и создание современной цифровой системы позиционирования и связи требует поиска согласованных архитектурных и технологических решений. В данной статье рассматривается отечественная система «Кондор», как пример удачного решения поставленной задачи. Система обеспечивает точность позиционирования персонала и техники до 5 м. Система поддерживает как общие шахтные каналы мобильной связи, когда аудиообщение абонентов возможно на всей территории, охваченной системой «Кондор», так и локальные и групповые каналы мобильной связи, когда аудиообщение абонентов ведется в пределах одного участка или группы участков.

В системе реализованы передача аварийных и индивидуальных команд и текстовых сообщений, непрерывный прием данных с персональных газоанализаторов, кнопки SOS и кнопки квитирования сообщений.

Структура системы «Кондор» имеет четыре уровня. На каждом уровне действуют свои правила арбитража, в совокупности обеспечивающие надежное и эффективное функционирование системы в целом.

ПЕРВЫЙ УРОВЕНЬ

Первый уровень системы «Кондор» образуют компактные носимые устройства: Радиометка ExTAG-L и Радиостанция ExART.

Радиометка ExTAG-L имеет встраиваемое и корпусное исполнение, может интегрироваться с технологическим оборудованием, участвует в измерении расстояний до Базовых станций, обеспечивает обмен технологической информацией и прием оповещений.

В данный момент метка встроена в головной светильник ЛУЧ-4 фирмы АЭРОТЕСТ. Кроме определения дистанций она обеспечивает:

- передачу диспетчеру показаний газоанализаторов c периодом 5 с;

- передачу диспетчеру сигнала SOS и квитирования сообщений;

- прием и отображение на встроенном дисплее текстовых сообщений;

- прием и индикацию аварийных сообщений и индивидуальных вызовов.

Радиостанция ExART предназначена для многоканального полудуплексного голосового обмена, имеет дисплей и органы управления. В Радиостанцию встроен модуль определения местоположения, аналогичный ExTAG. Радиостанция может работать в трех режимах:

• Сотовый режим. Обеспечивается полноценная связь в пределах шахты;

• Режим mesh-сети. Обеспечивается надежная радиосвязь в сложных технологических условиях, когда прокладка цифровой магистрали невозможна либо нежелательна (лава);

• Режим цифрового радио. В данном режиме устройство работает в качестве обычной цифровой полудуплексной радиостанции. Режим предназначен для работы в аварийных условиях.

Радиостанция обеспечивает первоначальный арбитраж доступа к аудиоканалам в Сотовом режиме и Режиме mesh-сети. Если на данном канале уже ведется разговор, то выход Радиостанции в режим передачи блокируется. Если на данном канале начинается передача Диспетчерского сообщения, то Радиостанция из режима передачи принудительно переходит в режим приема.

ВТОРОЙ УРОВЕНЬ

Второй уровень системы образуют Базовые Станции ExTRACK системы локального позиционирования (определения местоположения по технологии TOF с точностью до 5 м) и одновременно точки доступа беспроводной системы голосовой связи.

В качестве точки доступа устройство обеспечивает цифровую полудуплексную голосовую связь с носимыми устройствами ExART по радиоканалу в субгигагерцовом диапазоне и обмен цифровыми голосовыми потоками с сервером верхнего уровня. При движении абонента Базовые станции обеспечивают безударную передачу абонента, ведущего передачу или прием, от одной базовой станции к другой. Базовая станция обеспечивает вторичный арбитраж доступа Радиостанции к аудиоканалам.

ТРЕТИЙ УРОВЕНЬ

На третьем уровне системы используется Шлюз Концентратор, построенный на базе микроконтроллера в специальном взрывобезопасном исполнении, функционирующем под ОС Linux. Шлюз обеспечивает работу нескольких цифровых магистралей (RS485), по которым ведет опрос Базовых станций. Шлюз осуществляет а рбитраж следующего уровня. Обмен аудиоданными с Сервером ведется по сетевому протоколу UDP. В случае отсутствия связи с Сервером, Шлюз обеспечивает связь в аварийном режиме.

ЧЕТВЕРТЫЙ УРОВЕНЬ

На верхнем, четвертом уровне системы расположен Сервер и АРМы. АРМы могут располагаться как в пределах LAN так и быть удалены на значительное расстояние. Система «Кондор» поддерживает работу мобильных АРМ на устройствах под ОС Android.

Сервер системы «Кондор» обеспечивает сбор и архивирование информации о местоположении низовых устройств и их технологические параметры. Сервер системы «Кондор» обеспечивает сбор, ретрансляцию и архивирование аудиопотоков. Сервер осуществляет арбитраж аудиоданных.

АРМ Диспетчера предназначен для контроля перемещений и аудиообмена персонала. Диспетчер может подключаться к любому аудиоканалу шахты. Обращение Диспетчера имеет абсолютный приоритет в любом аудиоканале.

Диспетчер может послать короткое текстовое сообщение или команду аварии всему персоналу шахты одновременно или индивидуально. Диспетчер может контролировать в реальном времени показания газоанализаторов каждого шахтера, нажатие кнопки SOS на персональных головных светильниках шахтеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа над проектом шахтного позиционирования и связи «Кондор» потребовала значительных усилий от всех вовлеченных специалистов. В рамках проекта проводились многочисленные полевые испытания как отдельных компонентов, так и системы в целом, что позволило выявить и устранить ряд ограничений современных систем измерения расстояний и цифровых каналов связи. В настоящее время готовится поставка системы на шахты России.

Список литературы

COAL MINING EQUIPMENT

Original Paper

UDC 654.92:622.33.012.2 © D.V. Goryachev, V.I. Uhov, 2020 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol& - Russian Coal Journal, 2020, № 7, pp. 21-22 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-7-21-22

ARCHITECTURE OF THE POSITIONING

AND COMMUNICATION SYSTEM "CONDOR" FOR MINES

Authors& Information

Goryachev D.V.&, Uhov V.I.&

Goryachev D.V., Leading Engineer, e-mail: mail@dep.ru Uhov V.I., PhD (Physico-Mathematical), Head of the Department of development

Abstract

The article is devoted to the development and creation of a modern digital positioning and communication system for mines. We consider the domestic positioning system"Condor", which provides accurate positioning of personnel and equipment. The system supports both General mobile communication channels, when communication between subscribers is possible throughout the territory covered by the Condor system, and local and group mobile communication channels. The "Condor" system implements the transmission of emergency and individual commands, text messages, continuous data reception from personal gas analyzers, SOS buttons and message receipt buttons.

System "Condor", PTK dekont, Dekont-EX, DEP Company. References

For citation

Goryachev D.V. Uhov V.I. Architecture of the positioning and communication system "Condor" for mines. Ugol& - Russian Coal Journal, 2020, No. 7, pp. 21-22. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-7-21-22.

Paper info

Received June 14,2020 Accepted June 18,2020