СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАЯКА И ПОИСКОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПОИСКЕ ПОСТРАДАВШИХ ПОД ЗАВАЛАМИ Российский патент 2016 года по МПК A62B99/00 E21F11/00 H04B5/00 

Изобретение принадлежит к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для определения местоположения персонала под завалами в шахтах.

Известны способы автоматизированного определения местоположения персонала, например "Унифицированная телекоммуникационная система УТАС" которая содержит кабель, сервер системы позиционирования, программное обеспечение системы (В книге "Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах", сборник научных трудов МакНИИ Макеевка, 2005 г. - с. 323-333) или "Система автоматизированного табельного учета и определения местоположения персонала и техники на шахтах и рудниках в комплексе "ТАЛНАХ", которая содержит: контроллеры, считыватели системы позиционирования, излучающий кабель, сервер системы позиционирования, программное обеспечение системы (В журнале "Оборудование для предприятий ТЭК" №8, М., 2006 г., опубл. 10.08.2006). Однако позиционирование объектов (персонала и транспортных средств) по этим системам осуществляется с точностью, обусловленной дискретностью установки считывателей системы позиционирования и реально составляет 100 - 200 м. Кроме того, система работает только в пределах прямой видимости объекта позиционирования и считывателя и практически непригодна в случае возникновения обвала горной породы, являющегося непреодолимым препятствием для радиосигналов с принятыми в описанных системах длинами волн.

Наиболее близкими к предполагаемому изобретению относятся способы поиска пострадавших под завалами, описанные в патентах Украины № 86558, № 8 от 27.04.2009, № 87642, №14 от 27.07.2009, № 90071 и № 90072, № 6 от 25.03.2010.

По этим способам определения местоположения персонала шахты под завалами, каждого работника шахты снабжают радиомаяком, а поисковую группу снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска. При этом в состав устройства активации вводят: первый генератор первой низкой частоты, первую неподвижную катушку с ферромагнитным сердечником. В состав радиомаяка вводят: неподвижные вторую и третью катушки с ферромагнитными сердечниками, узкополосный усилитель первой низкой частоты, детектор несущей, пороговое устройство, второй генератор второй низкой частоты. Состав поисковых устройств варьируется в зависимости от решаемых задач.

По описанному способу задача решается благодаря тому, что первоначально генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой причем эти колебания подают на клеммы первой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой Первую катушку с ферромагнитным сердечником располагают в непосредственной близости от предполагаемого объекта поиска. Переменное магнитное поле с частотой излученное первой катушкой с электромагнитным сердечником, улавливают второй неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую устанавливают в радиомаяке объекта поиска. Сигнал, снимаемый с клемм второй катушки с ферромагнитным сердечником, усиливают в узкой полосе частот, выпрямляют и оценивают его уровень. При превышении выпрямленного сигнала постоянного тока некоторого порогового уровня начинают генерировать непрерывные низкочастотные колебания с частотой которые подают на клеммы третьей неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником, которую также располагают в радиомаяке объекта поиска, и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой Излученное третьей неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником переменное магнитное поле с частотой улавливают катушками с ферромагнитными сердечниками поисковых устройств, и решают задачу поиска радиомаяка или человека, находящегося под завалом горной породы.

Однако описанные способы поиска пострадавших под завалами имеют некоторый недостаток, связанный с тем, что в радиомаяке используют две неподвижные катушки с ферромагнитным сердечником и используют разные частоты приема и излучения и С одной стороны это усложняет конструкцию радиомаяка и делает его стоимость выше. С другой стороны одновременная работа радиомаяка на прием и передачу сопряжена с определенными трудностями, связанными с взаимным влиянием приемной и передающей катушек друг на друга, учитывая, что катушки находятся в непосредственной близости друг относительно друга. Это приводит, в свою очередь, также к усложнению конструкции и повышению стоимости радиомаяка. Кроме того, постоянное излучение переменного магнитного поля устройством активации связано с существенным потреблением энергии, что в свою очередь нежелательно, т.к. совершенно очевидно, что поисковые мероприятия осуществляются при автономном питании поискового оборудования.

В тоже время крайне необходимо эффективно решать задачу поиска пострадавших под завалами, снабдив каждого работника шахты не дорогим, но надежным радиомаяком. Учитывая, что время поиска может занимать от нескольких часов до нескольких суток, снижение потребления энергии устройством активации существенно увеличит эффективность поиска пострадавших под завалами, что позволит сократить число смертей среди персонала угольных шахт.

В основу изобретения поставлена задача упрощения конструкции радиомаяка и снижения потребления энергии устройством активации. Она решается благодаря тому, что первоначально с помощью первого низкочастотного генератора в течение некоторого короткого промежутка времени генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой причем эти колебания подают на клеммы первой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой в течение короткого промежутка времени при этом первую катушку с ферромагнитным сердечником устройства активации располагают в непосредственной близости от предполагаемого объекта поиска, при этом переменное магнитное поле с частотой улавливают второй неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую устанавливают в радиомаяке объекта поиска, после чего сигнал, снимаемый с клемм приема второй катушки с ферромагнитным сердечником усиливают в узкой полосе частот, выпрямляют и оценивают его уровень, причем при превышении выпрямленного сигнала постоянного тока некоторого порогового уровня с помощью второго низкочастотного генератора в течение некоторого продолжительного промежутка времени генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой которые подают на клеммы возбуждения той же второй неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником радиомаяка, при этом отключают в радиомаяке тракт усиления и обработки сигналов с частотой на продолжительный промежуток времени и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой в течение продолжительного промежутка времени при этом непрерывные низкочастотные сигналы, которые вырабатывают первым и вторым низкочастотными генераторами делают близкими по частоте, чем обеспечивают возможность работы второй неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником одинаково эффективно на обеих частотах при этом по истечении продолжительного промежутка времени вновь в течение короткого промежутка времени устройством активации излучают переменное магнитное поле с частотой а затем в течение продолжительного промежутка времени вновь осуществляют поисковые мероприятия и так продолжают до тех пор, пока все поисковые мероприятия не будут завершены в полном объеме.

Сравнение предполагаемого изобретения с уже известными способами и прототипом показывает, что заявляемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности существенно упростить конструкцию радиомаяка и существенно сократить потребление энергии устройством активации.

Эти свойства предполагаемого изобретения являются новыми, так как в способе-прототипе, в силу присущего ему недостатка, заключающегося в наличии двух катушек с ферромагнитным сердечником в радиомаяке, конструкция радиомаяка оказывается достаточно сложной. Непрерывное излучение переменного магнитного поля устройством активации предполагает существенное потребление энергии от автономного источника питания поискового оборудования, что сокращает срок его непрерывной работы, снижая эффективность поиска пострадавших под завалами. Кроме того, непрерывный прием переменного магнитного поля на одной частоте и непрерывное излучение переменного магнитного поля на другой частоте, при том, что излучающая и принимающая катушки с ферромагнитными сердечниками находятся в непосредственной близости друг относительно друга, дополнительно усложняют конструкцию радиомаяка, поскольку в этом случае необходимо обеспечить развязку приемного и передающего трактов.

В предлагаемом способе поиска людей под завалами горных пород каждого человека из числа персонала шахты снабжают радиомаяком. В случае аварии поиск пострадавших осуществляет специальная группа спасателей, которую снабжают поисковым оборудованием, состоящим из устройства активации и поисковых устройств. Устройство активации предназначено для излучения переменного магнитного поля с частотой Состоит устройство активации из таймера, генератора непрерывных низкочастотных колебаний с частотой требуемой мощности и неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником. При этом генератор непрерывных низкочастотных колебаний с частотой требуемой мощности включают на некоторый непродолжительный промежуток времени Располагают устройство активации в непосредственной близости от места проведения спасательных мероприятий. Мощность излучения переменного магнитного поля должна быть достаточной для того, чтобы это переменное магнитное поле можно было бы принять радиомаяками, находящимися в зоне проведения спасательных мероприятий. В каждом из радиомаяков это переменное магнитное поле принимают катушкой с ферромагнитным сердечником, усиливают и оценивают его уровень. При превышении этого уровня некоторого порогового значения в радиомаяке на некоторый продолжительный, но конечный промежуток времени включают генератор непрерывных низкочастотных колебаний с частотой который подключен к той же самой катушке с ферромагнитным сердечником радиомаяка со стороны ее выводов возбуждения, т.е. осуществляют активацию радиомаяка. В радиомаяке тракт приема и обработки сигналов с частотой на промежуток времени отключают. При этом непрерывные низкочастотные сигналы, которые вырабатывают первым и вторым низкочастотными генераторами делают близкими по частоте, которые могут быть в принципе даже равными по значению, чем обеспечивают возможность работы второй неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником одинаково эффективно на обеих частотах В течение продолжительного промежутка времени излучают переменное магнитное поле с частотой Это переменное магнитное поле с частотой улавливают катушками поисковых устройств и осуществляют поисковые мероприятия в течение промежутка времени Если за этот промежуток времени поисковые мероприятия завершить не удается, то вновь на короткий промежуток времени включают устройство активации, после чего в течение промежутка времени осуществляют поисковые мероприятия. Такую последовательность действий продолжают до тех пор, пока все поисковые мероприятия не завершат в полном объеме.

Указанный способ функционирования маяка и поискового оборудования при поиске пострадавших под завалами можно реализовать с помощью устройства, приведенного на фиг.1.

Устройство состоит из устройства активации, радиомаяка и устройства поиска и содержит генераторы низкочастотных колебаний 1 и 2, неподвижные катушки с ферромагнитными сердечниками 3 и 4, узкополосный усилитель низкочастотных сигналов 5, выпрямитель 6, пороговое устройство 7, таймеры 8 и 9, поисковые устройства 10. Генератор низкочастотных колебаний 1, таймер 8 и неподвижная катушка с ферромагнитным сердечником 3 образуют устройство активации. Неподвижная катушка с ферромагнитным сердечником 4, узкополосный усилитель низкочастотных сигналов 5, выпрямитель 6, пороговое устройство 7, таймер 9 и генератор низкочастотных колебаний 2 образуют радиомаяк.

Выход таймера 8 соединен с входом управления генератора низкочастотных колебаний 1, выход которого соединен с выводами неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 3, при этом приемные выводы неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4 соединены с сигнальным входом узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 5, выход которого соединен с входом выпрямителя 6, выход которого соединен с входом порогового устройства 7, выход которого соединен с входом управления таймера 9, при этом выход таймера 9 соединен с входом управления низкочастотного генератора 2 и с входом управления узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 5, при этом выход низкочастотного генератора 2 соединен с выводами возбуждения неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4.

Работает устройство, реализующее способ функционирования маяка и поискового оборудования при поиске пострадавших под завалами следующим образом.

Известным способом запускают таймер 8. Таймер 8 включает генератор низкочастотных колебаний 1 на некоторый короткий промежуток времени по истечении которого он его выключает. Генератор низкочастотных колебаний 1 в течение временного интервала формирует низкочастотные колебания с частотой требуемой мощности, которые возбуждают с помощью неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 3 переменное низкочастотное магнитное поле с частотой Это переменное низкочастотное магнитное поле улавливают неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником 4, которая входит в состав радиомаяка. Сигнал с приемных выводов этой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4 подают на сигнальный вход узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 5, который также входит в состав радиомаяка, где принятый сигнал усиливают в узкой полосе частот, отделяя его от индустриальных помех, и подают на выпрямитель 6, входящий в состав радиомаяка. Выпрямленный сигнал подают на вход порогового устройства 7, входящего в состав радиомаяка. При превышении принятого, усиленного и выпрямленного сигнала некоторого порогового уровня пороговое устройство срабатывает и запускает таймер 9, который на некоторый продолжительный промежуток времени включает генератор непрерывных низкочастотных колебаний 2, входящий в состав радиомаяка, и выключает узкополосный усилитель низкочастотных сигналов 5. Этот генератор непрерывных низкочастотных колебаний 2 возбуждает с помощью той же неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4, входящей в состав радиомаяка, переменное низкочастотное магнитное поле с частотой заданной интенсивности. Это переменное низкочастотное магнитное поле с частотой в течение длительного промежутка времени улавливают катушками поисковых устройств 10 и осуществляют поисковые мероприятия согласно способам, описанным в патентах Украины № 86558, № 87642, № 90071 и № 90072. По завершении промежутка времени таймер 9 выключает генератор непрерывных низкочастотных колебаний 2 и вновь включает узкополосный усилитель низкочастотных сигналов 5. Если за временной интервал не удается завершить поисковые мероприятия, вновь запускают таймер 8 и процесс повторяют до тех пор, пока не завершат поисковые мероприятия в полном объеме.

Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан со снижением потребления энергии поисковым оборудованием, что увеличивает срок его автономной работы. При этом появляется возможность проводить спасательные мероприятия столько времени, сколько нужно и обеспечить, тем самым, сохранение жизни людей в лучшем случае, в худшем случае имеется возможность отыскать тела людей уже погибших в результате аварии.

Другой аспект повышения эффективности связан с упрощением конструкции радиомаяка и, как следствие уменьшение его стоимости и повышение его надежности.

Способ функционирования маяка и поискового оборудования при поиске пострадавших под завалами относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для определения местоположения персонала под завалами в шахтах.

Новым в способе поиска пострадавших под завалами является снабжение всего персонала шахты радиомаяками и организация поисковой группы, которую снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска.

Устройство активации возбуждает переменное низкочастотное магнитной поле с одной частотой и заданной мощности в течение некоторого короткого промежутка времени. Катушкой с ферромагнитным сердечником радиомаяка персонала шахты это переменное магнитное поле улавливают и при превышении приятого и усиленного сигнала некоторого порогового уровня этой же катушкой с ферромагнитным сердечником радиомаяка возбуждают переменное низкочастотное магнитное поле с другой частотой в течение некоторого продолжительного промежутка времени. В течение этого продолжительного временного интервала осуществляют поиск радиомаяков. Если все поисковые мероприятия за этот продолжительный отрезок времени завершить не удается, то вновь на короткий промежуток времени возбуждают переменное низкочастотное магнитной поле с первой частотой и заданной мощности и вновь осуществляют поисковые мероприятия. Так продолжают до тех пор, пока все поисковые мероприятия не будут завершены в полном объеме.

Способ функционирования маяка и поискового оборудования при поиске пострадавших под завалами, включающий излучение и прием низкочастотных колебаний, отличающийся тем, что первоначально с помощью первого низкочастотного генератора в течение некоторого короткого промежутка времени генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой причем эти колебания подают на клеммы первой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой в течение короткого промежутка времени при этом первую катушку с ферромагнитным сердечником устройства активации располагают в непосредственной близости от предполагаемого объекта поиска, при этом переменное магнитное поле с частотой улавливают второй неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую устанавливают в радиомаяке объекта поиска, после чего сигнал, снимаемый с клемм приема второй катушки с ферромагнитным сердечником, усиливают в узкой полосе частот, выпрямляют и оценивают его уровень, причем при превышении выпрямленного сигнала постоянного тока некоторого порогового уровня с помощью второго низкочастотного генератора в течение некоторого продолжительного промежутка времени генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой которые подают на клеммы возбуждения той же второй неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником радиомаяка, при этом отключают в радиомаяке тракт усиления и обработки сигналов с частотой на продолжительный промежуток времени и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой в течение продолжительного промежутка времени при этом непрерывные низкочастотные сигналы, которые вырабатывают первым и вторым низкочастотными генераторами делают близкими по частоте, чем обеспечивают возможность работы второй неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником одинаково эффективно на обеих частотах при этом по истечении продолжительного промежутка времени вновь в течение короткого промежутка времени устройством активации излучают переменное магнитное поле с частотой а затем в течение продолжительного промежутка времени вновь осуществляют поисковые мероприятия и так продолжают до тех пор, пока все поисковые мероприятия не будут завершены в полном объеме.