Модель распространения радиоволн в промышленных телекоммуникационных сетях
Автор: Р.Ш. Абрамов
Источник: Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск Молодых. Сборник научных трудов.
Постоянный мониторинг размещения оборудования, его технического состояния, и определения местоположения персонала в угледобывающей промышленности, позволяет сделать этот вид предприятия жизнеспособным, конкурентоспособным и прибыльным. В случае аварийной ситуации, очень сложно определить какой персонал оказался «в ловушке», его количество и точное местоположение. Идентификация и кодирования персонала является жизненно важной для центра технического обслуживания телекоммуникационной сети специального назначения в аварийных ситуациях и нормальных условиях эксплуатации.
Для определения местоположения динамических объектов, недостаточно использовать витую пару «RS-485», так как, постоянно необходимо изменять длину кабеля, что негативно сказывается на надежность линии. Для этого должны быть проанализированы современные беспроводные технологии передачи информации в разрезе возможной эксплуатации в сложных условиях подземной части угледобывающего предприятия.
Работа систем радиосвязи в шахтах, туннелях и других подземных сооружениях отличается рядом особенностей:
- сильные затухания радиоволн в горных породах, зависящих от типа породы, их влажности, частоты, электромагнитного поля;
- повышенными требованиями к аппаратуре вследствие высокой влажности, запыленности, повышенной взрывоопасности;
- большим разнообразием параметров подземных сооружений (длина, форма и размеры поперечных сечений, материалы стен, число металлических проводников и т.п.).
В данной статье построена модель распространения радиоволн в подземной части угледобывающего предприятия пакете LabView
Осуществили рассмотрение модели распространения радиоволн в выработки на математических компьютерных моделях.
На рисунке 1 представлена лицевая панель модели, где задаются значения для проведения моделирования. На лицевой панели присутствует регуляторы: частоты передаваемого сигнала, мощности передатчика, КНД и КСВ для антенны передатчика, КНД и КСВ для антенны приемника, чувствительность приемника, погонное затухание и длина кабеля для фидера передатчика, погонное затухание и длина кабеля для фидера приемника.
Так же на лицевой панели отображается результаты моделирования такие как: максимальное расстояние для заданных параметров, эффективная площадь приемной антенны и коэффициенты направленного действия.
Рисунок 1 – Лицевая панель модели LabView распространения радиоволн
На рисунке 2 представлен блок диаграмм, где происходит расчет всего математического механизма модели, на этом блоке представлен ряд подпрограмм (SubView), таких как: Вт в дБмВт, Г в КПД, дБмВт в Вт, Затухание в фидере, КНД в Sэф, КНД из дБ, КСВ в КПД, Частота в длину волны.
Рисунок 2 – Блок диаграммы модели LabView распространения радиоволн в пространстве
Так же на блоке диаграмм реализованы такие вспомогательные функции как: цикл запуска программы, выход из цикла при помощи кнопки STOP, переключение между разными частями программы, временной счетчик.
| Мощность передатчика, мВт | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 100 | 500 | 1000 | ||
| Частота, МГц | 200 | 36,0722 | 51,0138 | 114,07 | 161,31 |
| 400 | 18,0361 | 25,5069 | 57,0352 | 80,6599 | |
| 1000 | 7,21444 | 10,2028 | 22,8141 | 32,264 | |
| 2400 | 3,00602 | 4,25115 | 9,50587 | 13,4433 | |
| 3000 | 2,40481 | 3,40092 | 7,60469 | 10,7547 | |
Таблица 1 – Результаты моделирования
Вывод: Можно сделать вывод о том, что распространение радиоволны в выработках подвергаются большим затуханием и дальность работы передатчика не превышает 160 метров, но в реальных условиях оборудование не работает на такой большой мощности. Поэтому рассматриваем мощность до 100мВт, то есть реальная дальность работы передатчика в выработки 50 метров в идеальной ситуации.
Список литературы
- Молоковский И.А. Влияние окружающей среды на передачу радиосигналов в промышленных телекоммуникационных системах / Молоковский И.А. // Матеріали VIII Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні інформаційно-комунікаційні технології». Лівадія: ДУІКТ, 2012 р. – С. 147-149.
- Турупалов В.В. Роль телекомунікаційних технологій у системах автоматизації підприємств гірничого-добувного комплексу / Турупалов В.В. // Научно-теоретический журнал «Искусственный интеллект».- Донецк-2012. - №4. - С. 516 - 521.
- Турупалов В.В. Повышение надежности технологических сетей связи / В.В. Турупалов, И.А. Молоковский // Сучасні інформаційно-комунікаційні технології: VII Міжнародна науково-технічна конференція: збірник тез. - К., 2011. - С. 152–154.
- Турупалов В.В. Спеціалізована телекомунікаційна мережа в системі управління вугільною шахтою / В.В. Турупалов, Р.В. Федюн, В.О. Попов // Автоматика-2004: 11-я международная конфернция по автоматическому управлению, 27–30 сентября 2004 г.: тези докл. – К, 2004. - Т. 4. - С. 113.
- Молоковский И.А. Исследование возможности передачи информации с по-мощью беспроводных технологий в теле-коммуникационных сетях промыш-ленных предприятий / Молоковский И.А. // Сборник научных трудов Донецкого национального технического университета, серия: «Вычислительная техника и автоматизация-2010». Донецк, 2010 р. – Выпуск 19 (171). – С. 77-82.
- Савкин, М. М. Распространение радиоволн в горных выработках [Текст] / М. М. Савкин // Радиосвязь и высокочастотная телемеханика в горной промышленности : сб. науч. тр. / СО АН СССР. – Новосибирск, 1964. – С. 7–38.