Подземный

Пример из практики: Крупномасштабная угольная шахта (открытая и подземная)

I. Проблемы и вызовы отрасли

В повседневной работе крупных угольных шахт, особенно тех, которые сочетают открытую и подземную добычу, коммуникационные «слепые зоны» представляют собой постоянную угрозу для безопасного производства и эффективной координации:

Экранирование под большим углом в углублениях открытых карьеров: по мере углубления открытых шахт образуются массивные воронкообразные полости. Высокие, богатые минералами горные породы поглощают и блокируют радиоволны, создавая серьезные «слепые зоны» между дном карьера и наземным командным центром.

Препятствия для сигнала в сложных подземных тоннелях: Подземные тоннели простираются на сотни метров и имеют сложные повороты. Традиционные беспроводные сигналы быстро затухают на поворотах, поскольку они не могут распространяться по прямой видимости.

Непомерные затраты на инфраструктуру: Традиционные операторы связи обычно предлагают сложные сети с крупными базовыми станциями, километрами оптоволоконных кабелей и мощными резервными источниками питания. Строительство таких систем занимает много времени, и они могут быть повреждены взрывами, оползнями или смещениями при добыче полезных ископаемых.

Электромагнитные помехи от тяжелой техники: массивные самосвалы, экскаваторы и буровые установки выступают в качестве физических препятствий и генерируют электрические помехи, нарушая обычные сигналы раций.

II. Вдохновение из разных отраслей: удачная идея с крупной фермы в Гане

Один из наших клиентов в сельскохозяйственном секторе Ганы, владеющий обширной фермой с густой растительностью, разработал инженерное решение, которое может быть адаптировано к условиям горнодобывающей промышленности:

Практика развертывания: Три КАНЛОНГ D7000 Были развернуты самоорганизующиеся сетчатые ретрансляторы, работающие на солнечной энергии, с использованием 20-метровых низкопотерных фидерных кабелей. Высокоэффективные всенаправленные антенны были установлены на верхушках высоких пальм.

Оценка эффективности: Естественное возвышение пальм обеспечивало четкую, беспрепятственную прямую видимость. 20-метровый кабель позволял размещать основные блоки D7000 на уровне земли для удобной зарядки от солнечной энергии и обслуживания. Конструкция позволяла обойти холмистую местность и густую крону деревьев, расширяя зону покрытия сигнала.

Адаптация высотных антенн к условиям шахт.

Хотя в угольных шахтах пальмы отсутствуют, концепцию сочетания длинных, малопотерных фидерных кабелей с антеннами, расположенными на большой высоте, можно напрямую перенести в шахтную инфраструктуру.

III. Архитектура шахты KANGLONG LoRa Mesh

Вместо использования одноточечных базовых станций, в архитектуре применяется самоорганизующаяся ячеистая технология LoRa от KANGLONG для создания интегрированной, самовосстанавливающейся сети «воздух-земля-туннель».

1. Самая высокая точка карьера: узел «Глаз в небе».

Оборудование: самоорганизующаяся ячеистая система реле D7000, работающая на солнечной энергии (автономная).

Местоположение: Самая высокая вершина хребта или наблюдательная вышка безопасности на краю открытого карьера.

Конфигурация: промышленный литий-железо-фосфатный аккумулятор емкостью 20 Ач и высокоэффективная солнечная панель.

Установка антенны: Используя 20-метровый коаксиальный фидерный кабель 5D-FB/7D-FB со сверхнизкими потерями, высокоэффективная всенаправленная стекловолоконная антенна устанавливается на 15-20-метровой стальной мачте или вершине наблюдательной башни, при этом основной блок остается низко для удобства обслуживания на уровне земли.

Роль: Выступает в качестве центрального узла, обеспечивая передачу сигналов между поверхностью, дном карьера и подземными шахтами.

2. Мобильная цепочка управления на площадке карьера: узлы «мобильного управления».

Оборудование: D6000E установленное на транспортном средстве интеллектуальное реле и Д6000Р портативное реле.

Установка на транспортные средства: D6000E может быть установлен на тяжелых карьерных самосвалах, таких как 100-тонные самосвалы Caterpillar или Komatsu, а также на экскаваторах. Сигнал перемещается вместе с автопарком и динамически охватывает движущиеся забои.

Временное развертывание в полевых условиях: портативный комплект D6000R можно размещать в зонах повышенного риска взрывных работ или на недавно вырытых котлованах. Его высокая мощность 18 Вт и прочный ударопрочный корпус обеспечивают временный источник сигнала.

3. Цепочка подземных тоннелей: «Тоннельные мосты»

Оборудование: настенное стационарное реле D6000.

Вход в шахту: Устройство D6000 установлено у входа в шахту. Один его конец беспроводным образом соединяется с устройством D7000, а другой выводит антенну глубоко в шахту.

Каскадная система ретрансляции в тоннелях: блоки D6000 устанавливаются на стенах тоннелей каждые 500 м – 1 км и питаются от местных тоннельных магистралей. Ретрансляторы передают сигналы на самые нижние уровни выработки.

4. Уровень выполнения на терминале: рации «Smart Scout».

Оборудование: Д750 Интеллектуальная самоорганизующаяся портативная рация (8 Вт).

Пользователи: водители грузовиков, шахтеры, диспетчеры и инспекторы по технике безопасности.

Основные технологические особенности: Каждый D750 функционирует не только как портативное устройство, но и как микромобильный ретрансляционный узел.

Многоступенчатая маршрутизация: сигнал D750 может проходить через туннельные ретрансляторы D6000, входной D6000 и наземный D7000. В описании проекта указана поддержка более 30 переходов (более 30 переадресаций), обеспечивающая поддержание голосовой связи с головным офисом из глубоких подземных помещений.

IV. Ключевые конкурентные преимущества

V. Рекомендации по комплектам для полевых испытаний

Коммуникацию в шахте необходимо проверить в реальных условиях. Для проверки адаптации решения к конкретной топологии шахты в тематическом исследовании рекомендуется начать со следующих оригинальных тестовых комплектов:

Комплект для испытаний «Наземная железная кавалерия»: три портативных устройства D750 для операторов на дне и краю окопа, а также одно устройство D6000E, временно установленное на тяжелом самосвале для проверки покрытия в слепой зоне при движении.

Полный комплект связи «воздух-земля»: один автономный солнечный ретранслятор D7000 с 20-метровым коаксиальным кабелем, установленный на самой высокой башне для проверки направленности антенны на большой высоте; три портативных ретранслятора D750; и один стационарный ретранслятор D6000 у входа в шахту для проверки соединения подземных и наземных коммуникаций.

Обеспечьте безопасность горнодобывающих работ с помощью высокопроизводительной, отказоустойчивой и беспроводной коммуникационной сети, разработанной для обеспечения безопасности в реальных условиях горнодобывающей промышленности!

 VI. Часто задаваемые вопросы

Приведенный ниже раздел часто задаваемых вопросов дополнен примерами из практики и предназначен для обсуждения с клиентами и предварительной оценки решения. Окончательные параметры покрытия, монтажа, электропитания и соответствия стандартам должны быть подтверждены путем обследования на месте и проведения испытаний.

1. Для каких сценариев майнинга предназначено это решение?

Она предназначена для крупных угольных шахт, сочетающих открытую и подземную добычу угля, где глубокие карьеры, скальные стены, сложные туннели, движущаяся техника и поврежденная инфраструктура могут создавать «слепые зоны» в коммуникации.

2. Каким образом предлагаемое решение обеспечивает связь между открытым и подземным участками?

Предлагаемая архитектура «воздух-земля-туннель» использует высотный узел магистрали D7000, реле D6000 у входа в шахту и вдоль стен туннеля, мобильные реле D6000E/D6000R в шахте и портативные устройства D750 на уровне пользователя. Вместе эти узлы образуют многоузловую сеть между дном шахты, наземным штабом, входом в шахту и подземными рабочими зонами.

3. Зачем устанавливать антенну так высоко над землей?

Высокое расположение антенны улучшает обзор над карьером и уменьшает препятствия со стороны стен шахты и рельефа местности. В предлагаемой конструкции 20-метровый фидерный кабель с низкими потерями позволяет устанавливать антенну на мачте или наблюдательной вышке высотой от 15 до 20 метров, при этом основной блок D7000 остается доступным на уровне земли.

4. Может ли D7000 работать без подключения к электросети?

В описании проекта D7000 указан как автономное реле, работающее от солнечной энергии, с литий-железо-фосфатным аккумулятором промышленного класса емкостью 20 Ач и высокоэффективной солнечной панелью. Фактическая автономность зависит от местных условий солнечной активности, конфигурации оборудования и условий эксплуатации и должна быть подтверждена на месте.

5. Как сеть реагирует, если реле повреждено в результате взрывных работ или добычи полезных ископаемых?

Архитектура спроектирована как самовосстанавливающаяся ячеистая сеть. В случае повреждения ретранслятора сеть может искать альтернативные маршруты через другие доступные ретрансляторы, горнодобывающую технику или портативные устройства, вместо того чтобы полагаться исключительно на одну стационарную базовую станцию.

6. Какова роль автомобильного реле D6000E?

Модель D6000E расширяет зону охвата за счет перемещения с помощью тяжелых карьерных самосвалов или экскаваторов. Это делает ее подходящей для динамично развивающихся забоев, где место работы меняется, а стационарное покрытие может не следовать за автопарком.

7. Когда следует использовать портативное реле D6000R?

D6000R предназначен для временного размещения на недавно выкопанных земляных участках или в других местах, где необходима кратковременная точка доступа к сигналу. В описании проекта подчеркивается его высокая мощность 18 Вт и прочный ударопрочный корпус.

8. Каким образом закрывают подземные туннели?

Устройство D6000 может быть установлено у входа в шахту, а дополнительные стационарные реле D6000 могут быть установлены на стенах туннеля каждые 500 м – 1 км и питаться от местной магистрали туннеля. Реле передают сигнал каскадно на нижние уровни выработки. Точное расстояние между ними необходимо скорректировать после проверки геометрии туннеля и радиосреды.

9. Могут ли портативные радиостанции также помочь расширить сеть?

Да. D750 описывается как интеллектуальная портативная рация и микромобильный ретрансляционный узел. Многоступенчатая маршрутизация позволяет сигналам проходить через доступные узлы ячеистой сети, а в описании проекта указано наличие поддержки более 30 переходов.

10. Кто может пользоваться портативной камерой D750?

В тематическом исследовании в качестве основных пользователей указаны водители грузовиков, шахтеры, диспетчеры и инспекторы по технике безопасности. Тот же уровень устройства может обеспечивать координацию между мобильными бригадами и штаб-квартирой в зависимости от окончательного плана развертывания.

11. Какой рекомендуемый первый шаг перед полномасштабным развертыванием?

Начните с физических полевых испытаний. В тематическом исследовании рекомендуется использовать либо комплект для испытаний на поверхности (Surface Iron Cavalry Test Kit) для испытаний на дне шахты и проверки мобильных «слепых зон», либо комплект для полномасштабных испытаний "воздух-земля" (Air-to-Ground Full-Link Kit) для проверки надземной магистрали и моста между подземными и наземными сооружениями.

12. Гарантирует ли данное исследование отсутствие «слепых зон» на каждой шахте?

Нет. В нем представлен подход к проектированию, направленный на уменьшение и устранение «слепых зон» путем объединения антенн, расположенных на большой высоте, и многоканальных ретрансляторов. Фактическая производительность зависит от топографии шахты, планировки туннеля, высоты антенн, размещения оборудования, помех, доступности электроэнергии и местных условий эксплуатации. Перед окончательным утверждением сети необходимо провести обследование площадки и полевые испытания.

13. Требует ли это решение прокладки траншей или создания оптоволоконной магистрали?

Предлагаемая архитектура сети LoRa разработана для минимизации зависимости от инфраструктуры и не требует прокладки траншей или кабелей для беспроводных ретрансляционных каналов. Подземные ретрансляторы D6000, описанные в тематическом исследовании, используют для питания местные туннельные магистрали, в то время как высотный ретранслятор D7000 питается от солнечной энергии.

14. Какая информация необходима для составления подробного плана коммуникаций на шахте?

На этапе предварительного проектирования следует учитывать планировку шахты, глубину и высоту стенок карьера, расположение шахт и туннелей, длину и повороты туннелей, наличие вышек или мачт, маршруты движения транспортных средств, источники электропитания, зоны взрывных работ, предполагаемых пользователей, а также районы, где в настоящее время наблюдаются сбои в связи.