Устройство беспроводной аварийной сигнализации Советский патент 1982 года по МПК E21C35/24 G08B25/00 

( 54 ) УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ АВАРИЙНОЙ .СИГНАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к ycTpowcYвам подземной беспроводной сигнализации и связи, в частности к устройствам беспроводной аварийной сигнализации, и может быть использовано в системах шахтной и рудной беспроводной связи для оперативного оповещения рабочих в горных выработках о сложившейся аварийной ситуации или об аварии, происшедшей в одной из выработок. Известны устройства беспроводной аварийной сигнализации, содержащие установленный на поверхности земли передающий полукомплект, состоящий из узкополостного передатчика электромагнитных сигналов звуковой частоты и системы антенн с заземлитепя ми, расположенный в горной выработке приемный прлукомплект, состоящий из блока усиления и обработки сигнала, приемной антенны, выходного преобразователя и блока питания Г11. Недостатком известных устройств является низкая надежность в работе . из-за повышенной чувствительности к импульсным помехам. Наиболее близким к предлагаемому является -устройство беспроводной аварийной сигнализации, содержащее установленный на поверхности земли передающий полукомплект, состоящий из узкополосного передатчика электромаг нитных сигналов звуковой частоты и системы антенн с заземлителями,расположенный в горной выработке приемный полукомплект, состоящий из блока усиления и обработки сигнала, приемной антенны, выходного преобра-. зователя и блока питания. Блок усиления и обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных широкополосного усилителя,амплитудного ограничителя, узкополосного усилителя, амплитудного детектора, интег. рирующего и порогового элементов 2. 392 Однако при размещении приемного полукомплекта в зоне действия интенсивных низкочастотных периодичес ких помех в примный тракт проникают ближайшие к рабочей частоте гарМОНИКИ периодической помехи с амплитудой , превышающей уровень полезного сигнала. Поэтому известное устройство не обеспечивает надежную сигнализацию об аварии. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство беспроводной аварийной сигнализации в передающий полуIкомплект введены последовательно Соединенные селектор гармоник периоди ческой помехи и преобразователь частоты, а в приемный полукомплект вве,дены синхронный фильтр и согласующий усилитель, блок выделения периодической помехи, выполненный на после,довательно соединенных селекторе гармоник периодической помехи, преобразователе частоты и распределителе управляющих сигналов, и управляемый коммутатор, выполненный на амплитуд-: ном детекторе, пороговом элементе и двух управляемых ключах, выход преоб разователя частоты в передающем полукомплекте через кнопку соединен с входом выходного усилителя, а в приемном полукомплекте антенна подключена к входу селектора гармоник периодической помехи блока выделения периодической помехи, распределитель опорных сигналов которого .соединен с одним из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к выходу узкополосного усилителя, который соединен с одним из входов одного управляемого коммутатораj в котором выход амплитудного детектора соединен с пороговым элементом, выходы которого подключены к управляющим входам одйого и другого управляемых ключей, выходы которых соединены с входами с согласующего усилителя, выход которого соединен с амплитудным детектором, выход синхронного фильтра подключен к одному из входов другого управляемого ключа управляемого комму татора, а выход селектора гармоник периодической помехи блока выделения периодической помехи соединен с вхо,дом детектора управляемого коммутато ра. На чертеже приведена функциональ ная схема устройства. Устройство беспроводной аварийной сигнализации содержит установленный на поверхности земли передающий полукомплект и расположенные в горной выработке по числу точек оповещения приемные полукомплекты (на чертеже показан один полукомплект}. В состав передающего полукомплекта вхо дят кнопка 1 подачи аварийного сигнала, узкополосный передатчик 2 электромагнитных сигналов звуковой частоты с блоком 3 питания и подключенные к передатчику системы антенн 4 с заземлителями 5. Формирователь несущего колебания передатчика 2 содержит последовательно включенные селектор 6 гармоник периодической помехи и преобразователь 7 частоты, а также выходной усилитель 8. Источником периодической помехи является, J например, шахтная силовая сеть 9. Приемный полукомплект содержит приемную магнитную антенну 10, блок 11 питания, блок 12 усиления и обработки сигнала, который включает широкополосный усилитель 13, амплитудный ограничитель Н, узкополосный усилитель 15, блок 16 выделения периодической помехи, синхронный фильтр 17, управляемый коммутатор 18, согласующий усилитель 19, амплитудный детектор 20, интегрирующий элемент 21 и пороговый элемент 22, к выходу которого подключен входящий в полукомплект выходной преобразователь 23. Блок 16 выделения периодичеркой г помехи содержит включенные последовательно селектор 2k гармоник периоди ческой помехи, преобразователь 25 частоты и распределитель 26 управляющих сигналов. Управляемый коммутатор содержит амплитудный детектор 27 пороговый элемент 28 и управляемые ключи 29 и 30. Передающий полукомплект работает следующим образом. При подаче питания с блока 3 питания на передатчик 2 на селектор 6 гармоник периодической помехи этого передатчика через его антенную систему поступает сигнал, представляющий собой периодическую помеху, принятую из силовой сети 9. Селектор 6 гармоник выделяет одну или несколько гармоник периодической помехи. Выделеные гармоники помехи поступают в преобразователь 7 частоты, где подвергаются некратному преобразованию по частоте путем операций умножения, деления и смешения частоты. В результате на выходе преобразователя 7 частоты формируется несущее колебание с требуемой рабочей частотой fQ, величина которой выбирается исхо дя из требуемой дальности связи и параметров горных пород и удовлетворяет соотношению f f Q f-, где f - ближайшая к рабочей частоте гар моника периодической помехи, При нажатии кнопки 1 осуществляет ся модуляция несущего колебания, сформированного селектором 6 гармоник периодической помехи и преобра зователем 7 частоты, сигналом аварий ного оповещения, представляющим собой импульсные посылки длительностью до десяти секунд. Промодулированное по длительности несущее колебание усиливается по мощности в выходном усилителе 8. Полученный в результате полезный сигнал поступает через систему антенн k с заземлителя ми 5 в беспроводную линию связи, представляющую собой массив горных пород.. Режимы работы приемного полукомплекта определяются условиями его эксплуатации. В зависимости от уровня периодической помехи в месте нахождения приемного полукомплекта возможны два режима его работы. Первый режим сооть ветствует расположению приемного по лукомплекта за пределами зон с высоким уровнем периодической помехи. При этом магнитная антенна 10 принимает смесь полезного сигнала и поме хи, в которой полностью отсутствует или имеется относительно слабая периодическая помеха. Принятые сигналы одновременно поступают на широкополосный усилитель 13 и селектор 2k rap МОНИК периодических помех. Выходной сигнал селектора 2 гармоник периодической помехи, имеющий низкий уровень, поступает через амплитудный детектор 27 на пороговый элемент 18. Однако уровень этого сигнала недостаточен для переключения порогового элемента 28. На выходах порогового элемента 28 формируются управляющие сигналы, которые закрывают управляемый ключ 30 и открывают управляемый ключ 29. В результате этого синхронный фильтр 17 отключается из кана ла передачи сигналов, а сигнал с выхода узкополосного,усилителя 15, мину синхронный фильтр 17, через открытый управляемый ключ 29 подается на вход согласующего усилителя 19- Выходной сигнал узкополосного усилителя 15 предварительно подверг нут широкополосной селекции в широкополосном усилителе ТЗ, ограничению по амплитуде в ограничителе 14 и узкополосной селекции в узкополосном усилителе 1,5 в результате чего достигнуто подавление импульсных помех. После дополнительного усиления в согласующем усилителе 19 выделенный полезный сигнал с подавленными импульсными помехами детектируется амплитудным детектором 20 и подается на вход интегрирующего элемента 21, постоянная времени которого сравнима с длительностью посылок полезного сигнала, производится селекция принятых сигналов по длительности. Последнее достигается тем, что в интегрирующем элементе 21 происходит сброс накопленного ранее напряжения в том случае, если напряжение на его -входе становится ниже определенного достаточно низкого уровня. Поэтому импульсная помеха, представляет собой случайную последовательность коротких импульсов, не приводит к срабатыванию порогового элемента 22. Пороговый ; элемент 22 срабатывает от полезного сигнала, длительность которого превышает постоянную времени этого элемента. При срабатывании порогового 22 сигнал с его выхода пос.тупает на вход выходного преобразователя 23, который вь1рабатывает световые или звуковые сигналы аварийного оповещения . , При размещении приемного полукомплекта в зоне действия сильных периодических помех с выхода селектора 2f гармоник периодической помехи снимается сигнал, достаточный для переключения порогового элемента 28. Вырабатываемые пороговым элементом 28 парафазные сигналы выключают управляемый ключ 29 и включают управляемый ключ 30. В результате этого прямая связь между выходом узкополосного усиителя 15 и входом согласующего усилиеля 19,осуществлявшаяся через упавляемый ключ 29,разрывается и синронный фильтр 17 через управляемый ключ 30 включается в тракт передачи олезных сигналов приемника.Нормальая работа синхронного фильтра 17 обепечивается подачей на его управляюие входы сигналов управления,формируемых в блоке 16 выделения периодической помехи, Формирование сигналов управления в блоке 16 выделения периодической помехи заключается в том, что одна или несколько гармоник периодической помехи, выделенные селектором 2k гармоник периодической помехи.подвер гаются в преобразователе 25 частоты некратному преобразованию по частоте путем умножения.деления, смешения частот этих гармоник. В результате на выходе преобразователя 25 частоты формируется опорный сигнал частотой ,гдe m - число vпpaвляюu иx входов синхронного фильтра 17, fo рабочая частота устройства беспроводной аварийной сигнализации; Полученный опорный сигнал поступа fт на вход распределителя 26 управляющих сигналов.Распределитель 26 управляющих сигналов преобразует поступающий на его входе сигнал в m сигналов управленияJ следующих с час тотой повторения fo и имеющих дли1 . Эти сигналы тельность п , сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол . Так как выделяемый синхронным фильтром 17 полезный сигнал имеет частоту fQ и на управляющие входы этого фильтра также поступают сигналы частоты fg, некратные частоте гар |Моник периодической помехи, обеспечивается жесткая настройка синхронно го фильтра 17 на частоту полезного сигнала и размещение частоты полезного сигнала между .частотами .соседних гармоник периодической помехи, В связи с тем, что при этом полезный сигнал и сигналы управления синхрон ным фильтром 17 сформированы из одно и той же периодической помехи, при и менении частоты периодической помехи из-за нестабильности частоты источ,ника этой помехи отстройка частоты Полезного сигнала от соседних гармоник периодической помехи остается неизменной, Повышение уровня подавления перио дической помехи в устройстве беспро- водной аварийной сигнализации дает возможность повысить чувствительност приема за сЧет повышения уровня подавления низкочастотной периодическш помехи при одновременном уменьшенийрасчетной мощности передающего полукомплекта. Повышение чувствительности и обеспечение постоянства уровня выде ляемого полезного сигнала при исключении возможности наложения интенсивной периодической помехи на слабый полезный сигнал дает возможность повысить надежность сигнализации и обеспечить уверенный прием сигналов аварийного оповещения на любом из участков вырабйтки. Формула.изобретения Устройство беспроводной аварийной сигнализации по авт. Св. , отличающееся, тем, нто, с целью повышения помехоустойчивое-т ти устройства, в передающий полукомплект введены последовательно соединенные селектор гармоник периодической помехи и преобразователь частоты, а в приемный полукомплект :.г введены синхронный фильтр и согласую щий усилитель, блок выделения периодической помехи, выполненный на последовательно соединенных селекторе гармоник периодической помехи, преобразователе частоты и распределителе управляющих сигналов, и управляемый коммутатор, выполненный на амплитудном детекторе, пороговом элементе и двух управляемых ключах, выход преобразователя частоты в передающем полукомплекте черей кнопку соединен с входом выходного усилителя,а в приемном полукомплекте антенна подключена к входу селектора гармоник периодической помехи блока выделения периодической пбмехи, распределитель управляющих сигналов которого соединен с одним из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к выходу.узкополосного усили теля, который соединен с одним из входов одного управляемого коммутатора , в котором вйход амплитудного детектора.соединен с пороговым элементом, выходы которого подключены к управляющим входам одного и другого управляемых ключей, выходы которых соединены с входами согласующего усилителя | выход которого соединен с амплитудным детектором, выход синхронного фильтра подключен к одному из входов другого управляемого коммутатора, а выход селектора гармоник периодической помехи блока выделения пеЭ92627810

риодической помехи соединён с входом 1. Патент США If 3F fO488,кл. 179-82 амплитудного детектора управляемого 1973.

коммутатора.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,№ , кл. Е 21 С 35/2, 1975

принятые во внимание при экспертизе 5 (прототип).