Исследование каналов передачи информации через среды с высокой электропроводностью с целью создания комплекса аварийной сигнализации и систем поиска под завалами в подземных горных выработках : отчет о НИР

Кудинов Данил Сергеевич

Сообщение об ошибке

Электронный каталог библиотеки временно недоступен, поэтому сведения могут отсутствовать, быть неполными или устаревшими.

База данных: Каталог библиотеки СФУ

Аннотация: В ходе выполнения проекта научным коллективом было дано научное обоснование реализации беспроводных аварийных каналов передачи информации через массивы горных пород на глубину до 1000 м для оповещения шахтеров об опасности в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. На завершившемся этапе работ также были обоснованы методы системы поиска пострадавших под завалами, базирующиеся на применении портативных малогабаритных радиомаяков со стороны горняка и переносного поискового устройства на стороне спасателя. Для решения поставленной задачи были получены математические модели распространения ЭМ волн для различных условий: вариации частоты сигналов от 500 Гц до 500 кГц, электропроводности массива горных пород в диапазоне от 0,001 См/м до 1 См/м, а также стратификации моделируемого геологического разреза. В результате моделирования были получены предельные оценки дальности связи в зависимости от частоты сигналов при заданной мощности передатчика (не более 5 кВт). Дана оценка принципиальной возможности позиционирования людей под завалами на расстоянии до 50 м. В качестве метода решения прямой задачи электродинамики на данном этапе был использован, широко применяемый в настоящее время для решения подобного класса задач, метод конечных разностей (сеток). ?Проведены исследования и разработаны регрессионные модели для уточнения энергетических характеристик ЭМ поля в заданных точках пространства при распространении ЭМ волн через слоистую среду. Полученные модели уточнили полученные ранее строгие математические модели, и дали возможность учитывать при расчетах ряд дополнительных входных параметров, в том числе – обводненность, специфику промышленных ЭМ помех, наличие "направляющих" линий в виде металлоконструкций воздухоподающих и скиповых стволов, силовых кабельных линий, рельсов, троллей и т. п. Созданная регрессионная модель имеет важное практическое значение, так как более адекватно описывает закономерности формирования поля на основе именно измеряемых данных без анализа взаимосвязи влияния многих факторов задачи на конечный результат. Основой для получения достоверных научных результатов на данном этапе работ стали экспериментальные данные по сейсмическим и ЭМ помехам на реальных рудных и угольных шахтах, которые будут использованы для создания регрессионной модели оценки ЭМ поля в условиях сложно устроенной шахты. Для решения задачи регрессии была специально создана глубокая нейронная сеть, которая обучалась на синтезированных данных, полученных на основе смеси модельно реализованных последовательностей сигналов и реально записанных данных шума в подземном руднике. Для обеспечения достаточного набора статистических данных по уровням сигналов в горных выработках при наличии и отсутствии проводящей коммуникационной инфраструктуры, различной аксанометрии горных выработок. а также при разных значениях электропроводности было получено не менее 300 записей в различных точках наблюдений на 2 производственных объектах, расположенных предположительно в респ. Казахстан или Хакасия. Новая модель обладает безусловной новизной и имеет важное прикладное значение в части сокращения объема предпроектного обследования шахт, которое приходится проводить при развертывании системы аварийного оповещения в настоящее время. ?Проведено моделирование, по результатам которого дана оценка возможностей минимизации антенных ЭМ систем. В качестве исследуемых вариантов конфигурации антенн предложены скважинные дипольные варианты, а также индукционные петлевые антенны. Сделан сравнительный анализ и предложена методика оценки эффективности их использования в зависимости от внешних условий. Конкретным научным результатом в данном случае стали теоретические оценки эффективности применения данного метода в зависимости от геологического строения шахты, геометрических размеров рудного тела, а также параметров его электропроводности в сравнении с другими вероятными конфигурациями антенного поля. В рамках задачи поиска горнорабочих под завалами были теоретически обоснованы конфигурации приемно-передающих антенн на поисковом устройстве-"запросчике" в вариантах: многовитковая рамка и магнитная ферритовая антенна для различных диапазонов длин волн: СДВ, ДВ и СВ в 3 взаимно ортогональных плоскостях для оценки направления максимального уровня поля.?Впервые, по данным участников научного коллектива, было дано обоснование метода нелинейной обработки сигналов с применением (ГНС), исследованы варианты построения приемного тракта для детектирования сигналов на базе ГНС в каналах связи с низкими битовыми скоростями. В ходе проекта был разработан алгоритм нелинейной фильтрации для различных условий распространения ЭМ поля. Синтезирована база данных сигналов и произведено обучение ГНС, позволяющее снизить требования к объему обучающей выборки на 2 этапе, в рамках которого запланирован большой объем экспериментальных работ в натурных условиях. Поскольку среда распространения является частотно-зависимой для ЭМ волн, а также зачастую является анизотропной и имеет слоистое строение, сигналы на приемной стороне существенно искажаются. Поэтому в ходе выполнения НИР на первом этапе был реализован алгоритм, осуществляющий подбор параметров обратного фильтра, учитывающего характеристики среды (геологического разреза), а также структуру помех, наблюдение которых были произведены на реальных объектах. В результате была выбрана оптимальная архитектура глубокой нейронной сети и получены параметры для начальной инициализации.

Год издания: 2018

Авторы: Кудинов Данил Сергеевич

Исследование каналов передачи информации через среды с высокой электропроводностью с целью создания… : отчет о НИР

Кудинов Данил Сергеевич
2019 год

Исследование каналов передачи информации через среды с высокой электропроводностью с целью… : описание проекта

2018 год

Разработка квазираспределенной системы мониторинга горного давления на свод выработки с… : статья из журнала

Мехтиев А. Д. и др.
2021 год

Исследование взаимодействия многофункциональной шагающей крепи с массивом горных пород при… : статья из журнала

Клишин В. И. и др.
2021 год

Об опасности возникновения областей с пониженным содержанием кислорода в подземных выработках при… : статья из журнала

Горинов С. А. и др.
2021 год

Системы беспроводной связи и сигнализации через горную породу на электромагнитных и сейсмических волнах : монография

Шайдуров Георгий Яковлевич и др.
2021 год

Правила безопасности в угольных шахтах - развитие многофункциональных систем безопасности : статья из журнала

Ваганов В. С.
2017 год

Исследование параметров развития деформационных процессов в подземных горных выработках с… : статья из журнала

Ступник Н. И. и др.
2014 год

Обоснование параметров прочности и устойчивости горной выработки в системе "породный массив -… : статья из журнала

Алабьев Вадим Рудольфович и др.
2022 год

Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок : статья из журнала

Шоломицкий А. А. и др.
2020 год

Безопасность очистных работ в угольных шахтах по газовому фактору : статья из журнала

Забурдяев В. С. и др.
2024 год

Оценка горнотехнологических условий применения анкерного крепления горных выработок на угольных… : статья из журнала

Демин В. Ф. и др.
2014 год

Оценка эффективности двухуровневого анкерного крепления сопряжений горных выработок угольных шахт : статья из журнала

Гречишкин П. В. и др.
2015 год

Прогноз напряженного состояния массива на участке сопряжения ствола и горизонтальной выработки : статья из журнала

Протосеня А. Г. и др.
2015 год

Улучшение температурного режима на рабочих местах в условиях термошахтной добычи высоковязкой… : статья из журнала

Фомин А. И. и др.
2021 год

Проектирование крепи при проведении выработок в набухающих глинистых массивах : статья из журнала

Гузев Г. У. и др.
2018 год

Библиотечно-издательский комплекс СФУ