Підготовка інфраструктури шахти для впровадження системи локального позиціонування і голосового зв'язку RealTrac

Працюючи в компанії «RTL-Service», останнім часом мені не раз доводилося брати участь в обстеженні шахт, причому як вугільних, так і металевих, у яких раніше кимось із наших партнерів була впроваджена система локального позиціонування і голосового зв'язку RealTrac і вона працювала неправильно або нестабільно. І кожен раз виявлялося, що причиною такої роботи системи є не недоліки обладнання або програмного забезпечення розробленого нашою компанією рішення, а помилки та прорахунки при створенні інфраструктури для системи RealTrac. Під інфраструктурою насамперед я розумію 3 основних компоненти:

  1. Розміщення стаціонарного обладнання (точок доступу) всередині шахти.
  2. Забезпечення електроживлення точок доступу.
  3. Забезпечення мережевої інфраструктури.


Особливо гостро питання забезпечення належної інфраструктури встають, якщо наша система використовується в шахті в основному як система голосового зв'язку, оскільки обсяг переданого трафіку усередині системи в цьому випадку набагато більший, ніж при використанні тільки функціоналу локального позиціонування.

У цій статті я постараюся сформулювати алгоритм підготовки інфраструктури шахти для розгортання нашої системи, який можливо використовувати не тільки для систем локального позиціонування, але і для інших бездротових рішень.
І розпочати необхідно з правильної розстановки стаціонарного обладнання всередині шахти. Система локального позиціонування в шахтах одномірне, оскільки тунелі, штреки, стовбури, ходи та інші частини шахт з точки зору плану-схеми шахти, що відображається на екрані комп'ютера являють собою одновимірні об'єкти. Відповідно, всі точки доступу, що забезпечують покриття радіомережі системи локального позиціонування і голосового зв'язку, монтуються всередині шахти у вигляді ланцюжків. Ці ланцюжки складаються з двох типів точок доступу:

  • Точки доступу – шлюзи (далі ШТД). Вони взаємодіють з мобільними пристроями системи (мітками позиціонування, цифровими раціями і т. д.) та іншими точками доступу по радіоканалу, а з сервером RealTrac через дротовий інтерфейс Ethernet.
  • Точки доступу – ретранслятори (далі, РТД). Вони взаємодіють з мобільними пристроями та іншими точками доступу по радіоканалу, не мають провідних підключень. Дані на сервер RealTrac від таких точок доступу передаються через ШТД.


При проектуванні розстановки точок доступу слід керуватися наступними принципами:

  1. Проектування треба починати з вузлових точок, розташованих на перехрестях і на початку тунелю (див. малюнок 1 – вузлова точка позначена червоним кольором);

    image
    Малюнок 1 Приклад розстановки точок доступу всередині шахти
  2. Максимальна кількість сусідів вузлової точки на Х-подібному перехресті — не більше 4 пристроїв, при цьому показання RSSI (показник рівня прийнятого сигналу) до найближчих сусідів повинні бути близько 75 dBm. Слід враховувати, що зменшення цього параметра на 6 dBm тягне за собою погіршення зони покриття в два рази.
  3. Важливо, щоб наступні за сусідніми точками пристрої перебували поза зоною чутності вузлової точки (див. малюнок 1 — точки позначені сірим кольором).
  4. Максимальна ланцюжок пристроїв не повинна перевищувати 10 пристроїв (не більше 9 РТД на 1 ШТД). Ланцюжок Chain1 на рис.2 задовольняє вимогам максимальної кількості пристроїв.
  5. Слід уникати ланцюжків виду (1 x ШТД) + (10 x РТД) + (1 x ШТД) + (10 x РТД) + (1 x ШТД), оскільки на ШТД, що знаходиться в середині ланцюжка, припадає все навантаження з 20 x РТД. Ланцюжок Chain2 не задовольняє вимогам максимальної кількості пристроїв, оскільки центральна ШТД, відзначена червоним, відчуває навантаження від 20 РТД (10 зліва і 10 праворуч). Ланцюжок Chain3 відрізняється від Chain2 тим, що має радионепроницаемую перегородку. Ланцюжок задовольняє вимогам максимальної кількості пристроїв, оскільки на першу зліва ШТД припадає 10 РТД, a наступна РТД не взаємодіє з пристроями лівій частині. Таким чином, ланцюжок Chain3 — це два ланцюжки (ліва і права) не мають взаємодії по радіоканалу один з одним.



Малюнок 2 Приклади ланцюжків РТД

Зважаючи на все перелічене вище, незамінним інструментом при плануванні розміщення точок доступу всередині шахти є Аналізатор системи локального позиціонування і голосового зв'язку RealTrac. Це переносна пристрій, розроблене нашою компанією спеціально для виміру по радіоканалу різних параметрів системи, у т. ч. таких як RSSI, відстань до всіх знаходяться в зоні чутності Аналізатора пристроїв і багато інші.
З допомогою Аналізатора при розстановці точок доступу в шахті необхідно буде проводити вимірювання RSSI в місцях їх установки і стежити, щоб значення цього вимірювання до сусідніх пристроїв були в -70, -75 dBm, але при цьому відстань до найближчих сусідів не повинно перевищувати 200 м (відстань до сусідів також можна виміряти з допомогою Аналізатора). Також рекомендується уважно стежити за кількістю реєстрованих Аналізатором сусідніх РТД – їх не повинно бути більше 4 (при знаходженні безпосередньо в місці установки пристрою).

Після того, як розстановка точок доступу була спланована, слід приділити увагу питанням забезпечення їх електроживлення.
На платах DC-DC в точках доступу використовується стабілізатор PSR-7805LF виробництва компанії PEAK ELECTRONICS, для роботи якого потрібна напруга не нижче 6.5, також на платі встановлені елементи іскробезпечного кола (послідовно включені 3 діода і запобіжник), на яких існує падіння напруги близько 1В. Таким чином, для стабільної роботи пристроїв необхідно, щоб напруга живлення пристрою не опускалося нижче 8В. Середнє споживання одного пристрою становить близько 0.5 Вт, але зважаючи на те, що споживання струму має імпульсний характер, можливі короткочасні просадки напруги. Оскільки зазвичай в шахті від одного шахтного джерела живлення (ШИП) одним кабелем живиться відразу ціла ланцюжок з пристроїв, то ми рекомендуємо, щоб значення напруги на вході крайньої ТД в ланцюжку, розрахованої одним кабелем, було не нижче 10-10,5 Ст. Цього можна досягти такими способами:

  • Збільшення вхідної напруги живлення для ланцюжка (допустима межа з точки зору працездатності пристроїв — 24В);
  • Збільшення перерізу кабелю живлення;
  • Зменшення кількості точок доступу на одному кабелі живлення.


Ще одне важливе питання забезпечення інфраструктури для системи локального позиціонування і голосового зв'язку RealTrac, особливо при активному використанні функціоналу голосового зв'язку – забезпечення мережевої інфраструктури. Під мережевою інфраструктурою розуміються канали передачі даних між ШТД і сервером RealTrac. Всі МД для підключення дротових каналів зв'язку мають один (у деяких модифікаціях два) порти 10/100BaseTX. Для стабільної і безвідмовної роботи системи необхідно дотримання таких простих правил:

  1. Забезпечити пропускну здатність каналу зв'язку на дільницях «ШТД — Сервер RealTrac» не менше 1 Мбіт/с на кожну ШТД;
  2. Виключити затримки каналу зв'язку на дільницях «ШТД — Сервер RealTrac» більше 40 мс;
  3. Мінімізувати кількість РТД в ланцюжках виду «(один) ШТД — (багато) РТД», згідно з рекомендаціями, даними вище.
  4. По можливості мінімізувати або виключити використання мережевої інфраструктури, виділеної для системи RealTrac іншими автоматизованими системами.


Впевнений, якщо правильно підготувати інфраструктуру до впровадження системи локального позиціонування і голосового зв'язку RealTrac з урахуванням рекомендацій, викладених у цій статті, то після її впровадження проблем зі стабільністю і правильністю роботи нашої системи не буде. Досвід показує, що з 10 здаються нашими користувачами в службу технічної підтримки інцидентів 7-8 пов'язано саме з недоліками інфраструктури.

Автор: Олег Чумаков
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.