Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

Мехтиев А.Д., Таткеева Г.Г., Таранов А.В., Баландин В.С., Биличенко А. П. Югай В.В. Эйрих В.И.

Карагандинский государственный технический университет

Разработка информационно-измерительной системы для определения концентрации метана с помощью сенсорных сетей

Сенсорные сети уже используются во многих странах для определения местоположения подвижных узлов, в том числе и в нашей стране. Нашей целью является внедрение сенсорной сети в горнодобывающую промышленность, где нужен постоянный мониторинг состояния шахтной атмосферы, персонала и оборудования из-за присутствия повышенной опасности обвалов и взрывов.

Актуальностью внедрения сенсорных сетей в различные сферы промышленности и человеческой деятельности является создание надежной и дешевой системы сбора данных, и определения локального местоположения, что позволит своевременно получать информацию, избегать и предупреждать аварийные ситуации и проводить быстрый поиск людей в аварийных ситуациях. Подобные сети не нуждаются в дорогостоящем обслуживании, а при нынешних темпах развития технологий производства, оборудование для них с каждым годом дешевеет. Наша сеть является интеллектуальной, что дает ей возможность проводить обработку поступившей информации на ранних этапах сбора данных, экономя при этом время и деньги. Сенсорные сети имеют широкий спектр применения и могут быть внедрены в любую сферу человеческой жизни.

Мы планируем развернуть одну большую сеть в рамках горных предприятий Карагандинского региона, которая будет включать в себя несколько подсетей. Каждая такая подсеть будет выполнять определенную задачу:

• мониторинг уровня газа метана и технического состояния шахтного оборудования;

• своевременное оперативное оповещение всех работающих об аварийных ситуациях, определение локального местоположения персонала и поиск застигнутых аварией людей;

• обеспечение персонала горных предприятий надежной и качественной оперативной связью на всем протяжении выработок в подземных условиях.

Сенсорная сеть состоит из мобильных и стационарных приемопередатчиков, маршрутизаторов и сервера, которые будут охватывать всю территорию предприятия. Каждый мобильный передатчик, осуществляющий мониторинг оборудования или определяющий местоположение персонала, будет пересылать информацию по радиочастоте на стационарный приемопередатчик. Со стационарных приемопередатчиков информация по проводной системе будет поступать на маршрутизаторы, которые в свою очередь будут пересылать данные по оптоволокну на центральный сервер, расположенный в диспетчерской, где и будет производиться сбор, обработка и хранение информации. Принцип работы нашей сети изображен на рисунке 3.

Для обеспечения беспрерывной передачи данных и более точной информации в “жизненноважных” узлах будет установлено по 2 приемопередатчика.

Основу работы нашей сенсорной сети будут составлять приемопередатчики NanoLOC, разработанные берлинской компанией Nanotron.

Сеть, построенная на приемопередатчиках NanoLOC,имеет лучшие параметры в сравнении с аналогами. На рисунке 4 показано сравнение скорости передачи данных трех сетей – ZigBee, Bluetoothи сети на основе приемопередатчиков NanoLOC.

Рисунок 3 - Принцип работы сенсорной сети

В сравнении с другими подобными системами, например, российскойСНиОП, наша сеть имеет ряд преимуществ, таких как:

- другой диапазон работы, для которого не нужно получение разрешения на использование, что позволяет сэкономить время и средства;

- меньшую стоимость;

- более обширный спектр применения(в отличие от СНиОП, наша сеть позволяет производить мониторинг не только персонала, но и всего имеющегося на предприятии оборудования);

- более высокую надежность и скорость передачи данных;

- меньшие затраты по энергопотреблению (сенсорная сеть не нуждается в дополнительных источниках питания, что существенно влияет на размер эксплуатационных затрат).

В заключение хочется отметить то, что сенсорные сети имеют очень высокий потенциал благодаря высокому уровню надежности, простоте установки и обслуживания, низкому энергопотреблению и невысокой стоимости. Стремительное внедрение технологии практически во все сферы жизни и деятельности человека однозначно выделяет сенсорные сети в самостоятельный бизнес-сегмент телекоммуникационной сети.

Сенсоры могут использоваться в любых приложениях жизнедеятельности человека, что дало основание назвать сети построенные, на их основе ubiquitous (u-сети), что означает – всепроникающие. Появление сенсоров и построенных на их основе u-сетей привносит и принципиальные изменения в состояние общества.

U-сети принципиально изменят как возможности общества, так и возможности его членов. В настоящее время известны проекты по созданию u-Korea, u-Japan, u-Россия. С учетом эффективного развития телекоммуникаций в Казахстане предлагается рассматривать задачу создания u-Казахстана как прагматическую и в недалеком будущем. Можно утверждать, что первые проекты по реализации концепции u-Казахстана появятся уже в ближайшие несколько лет.

Приведенные выше сведения являются результатом работы в рамках проекта грантового финансирования научных исследований МОН РК по теме «Разработка и внедрение в производство отечественной информационно-измерительной системы для определения концентрации метана»

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Научно – производственный журнал «Охрана труда»;

2. Сайт беспроводных технологий «www.wless.ru»;

3. Сайт компании Nanotron«www.nanotron.com»;