System bezprzewodowej łączności ratowniczej RESYS
System RESYS posiada następujące patenty: Europejski (EP 3400658), Republika Południowej Afryki (ZA 201900169), Stany Zjednoczone Ameryki (US 10,749,621) i Australia (AU 2021286261).
RESYS jest innowacyjnym w skali światowej systemem ratowniczej łączności bezprzewodowej (full duplex) oraz opcjonalnie przewodowej, przeznaczonym do pracy w podziemnych zakładach górniczych, w tym w zakładach zagrożonych wybuchem metanu i / lub pyłu węglowego. Resys wspomaga ratownictwo górnicze.
Podstawowymi urządzeniami systemu są:
Urządzeniami dodatkowymi są połączone z Komunikatorem Osobistym PC 1.0 lub Repeaterem REP1.0 za pomocą radiowego interfejsu 2,4GHz:
System RESYS służy przede wszystkim do głosowej, bezprzewodowej komunikacji pomiędzy Kierownikiem Akcji Ratowniczej na Dole wyposażonym w Bazę M1, a zastępami ratowników górniczych, których członkowie są wyposażeni w Osobiste Komunikatory PC1. oraz do bezprzewodowej łączności pomiędzy ratownikami w ramach zastępu.
Łączność głosowa odbywa się w trybie full-duplex tj. jednocześnie w obu kierunkach (tak jak w telefonii komórkowej).
Komunikacja z urządzeniami będącymi poza bezpośrednim zasięgiem radiowym (np. Baza oddalona o 2 km) jest realizowana poprzez bezprzewodową sieć szkieletową, którą tworzą Repeatery REP 1.0.
Komunikator PC1.0 jest urządzeniem radiowym, umieszczonym na hełmie górniczym w formie ochronnika słuchu. Rozwiązanie to sprawia, że jest on ergonomiczny pozostawiając swobodę ruchu obiema rękami.
Komunikacja w ramach zastępu odbywa się w trybie ciągłym, niewymagającym nawiązywania połączeń czyli tzw. full-dupleksie tj. cały czas każdy słyszy każdego, wszyscy członkowie zastępu mogą ze sobą jednocześnie rozmawiać.
Masa urządzenia gotowego do pracy wynosi 650g, z czego sam akumulator waży 140g. Jest on wymienny w strefie zagrożenia wybuchem. Pojemność akumulatora wynosi 3000 mAh, co pozwala na ok. 12 godzin ciągłej pracy.
Połączenia z innymi Komunikatorami realizowane są bezpośrednio, o ile członkowie zastępu znajdują się we wzajemnym zasięgu radiowym i/lub za pośrednictwem bezprzewodowej sieci szkieletowej zbudowanej w oparciu o Repeatery REP 1.0, o ile członkowie zastępu są poza bezpośrednim wzajemnym zasięgiem radiowym.
Repeatery jako elementy tworzące bezprzewodową sieć szkieletową pełnią dwie podstawowe funkcje: przekaźników retransmitujących sygnały oraz punktów dostępowych do sieci.
Repeatery retransmitują dane uzyskane z poprzednich repeaterów, lub w przypadku - pierwszego repeatera, z bazy - do kolejnych repeaterów oraz innych urządzeń radiowych systemu (np. osobiste komunikatory ratowników), będących w ich zasięgu radiowym.
Repeatery odbierają także, sygnały od osobistych komunikatorów ratowników, a następnie retransmitują je do kolejnych repeaterów, umożliwiając komunikację z Bazą M1 oraz z innymi komunikatorami będącymi w zasięgu radiowym repeaterów.
Opcjonalnie, Repeatery mogą być łączone ze sobą światłowodem za pośrednictwem Mediakonwerterów MC1.0.
Połączenie światłowodowe jest wykorzystywane także do komunikacji Bazy M1 lub pierwszego Repeatera, ze Sztabem Akcji Ratowniczej na powierzchni, przy wykorzystaniu istniejącej kopalnianej sieci światłowodowej.
Zarówno Komunikatory Osobiste jak i Repeatery są urządzeniami radiowymi pracującymi na częstotliwościach 840-880MHz, z mocą nadajnika nieprzekraczającą 500mW. Dostęp do medium transmisyjnego jest realizowany jednocześnie technikami TDMA i FDMA.
W celu zbudowania sieci szkieletowej, w chodnikach umieszcza się odpowiednią ilość Repeater'ów. Ilość ta jest zależna od dwóch podstawowych czynników:
- długości chodników, która ma być pokryta zasięgiem sieci, oraz gęstości ich rozmieszczania.
Gęstość rozmieszczania repeaterów, a zatem ilość niezbędna do pokrycia zasięgiem sieci, danego odcinka, zależy od czynników, wpływających na propagację fal radiowych.
Do najważniejszych z nich należą:
Teoretyczna maksymalna ilość Repeaterów pracująca w jednej sieci wynosi 255. Jednak tak duża ilość urządzeń retransmitujących, będzie powodować kilkusekundowe opóźnienia. Z tego względu należy przyjąć, że realna maksymalna ilość repeaterów w sieci mieści się w przedziale pomiędzy 50-70szt. (w testach pod ziemię wystarczyło kilkanaście szt.).
Ze względu na polaryzację anten, Repeatery powinny pracować w pozycji pionowej. Jest to zapewnione poprzez sposób mocowania urządzeń, polegający na podwieszaniu ich za karabińczyk umieszczony na końcu anteny, do elementów obudowy wyrobiska tj. stropnic, wykładki etc., lub istniejących w wyrobisku elementów instalacji tj. rurociągi, kable itp., za pomocą dowolnego zawiesia np. haka wykonanego z drutu, odcinaka taśmy tekstylnej, linki, łańcuszka itp.
Repeatery należy umieścić w świetle chodnika, w taki sposób, aby najmniejsza odległość od ociosów, stropu i spągu, wynosiła, co najmniej 0,5m.
Repeater skonstruowano tak, aby był urządzeniem lekkim o niewielkich gabarytach, możliwie łatwym do noszenia i prostym w obsłudze.
Masa repeatera gotowego do pracy to 440g, z czego 140g waży sam akumulator o pojemności 3000mAh.
Akumulatory Repeaterów, pozwalają na 15 do 20 godzin pracy i są wymienne w strefie zagrożenia wybuchem.
W Repeater'ach zastosowano anteny dookólne, celem uproszczenia ich instalacji. Może mieć to szczególne znaczenie, w warunkach ograniczonej widoczności.
Budowanie sieci jest możliwie proste i wspomagane komunikatami głosowymi, odtwarzanymi w Komunikatorze Osobistym. Daje to pewność użytkownikom, że postępują prawidłowo i tym samym usprawnia budowę sieci.
Pokrycie kilometrowego odcinka zasięgiem sieci szkieletowej, przy średnim zasięgu pomiędzy Repeaterami 140m, wymaga instalacji ok. 8 Repeaterów, których łączna masa to nieco powyżej 3,5 kg
Repeatery mogą być także łączone przewodowo za pomocą mediakonwerterów połączonych jednożyłowym światłowodem jednomodowym.
Komunikator PC1.0 oraz Repeater REP 1.0 pozwalają także, na bezprzewodowy przesył danych w trybie telemetrycznym pochodzących z samych urządzeń (np. poziom naładowania akumulatora, dane lokalizacyjne) oraz zewnętrznych czujników i urządzeń wykonawczych, wyposażonych w interfejs radiowy 2,4 GHz. Dane te są przesyłane do Bazy M1 (pod ziemią), a w razie wystąpienia stanów alarmowych do pozostałych członków zastępu.
Baza M1 jest urządzeniem wspomagania zarządzania akcją ratowniczą w podziemnych wyrobiskach górniczych, służącym do głosowej, bezprzewodowej komunikacji pomiędzy jej operatorem KAD a górniczymi zastępami ratowniczymi. Baza M1 pozwala także, na sczytywanie danych z czujników stanowiących wyposażenie ratowników tj. np. pulsometry oraz repeaterów i urządzeń podłączonych do repeaterów.
Za pomocą Bazy M1 można nawiązać łączność światłowodową z naziemnym sztabem akcji, o ile zakład górniczy jest wyposażony w odpowiednie okablowanie.
Baza M1 może również współpracować z komputerami, na którym zainstalowano aplikację systemu RESYS, udostępniając im bieżące dane za pomocą WiFi (w bazie pod ziemią) lub łącza światłowodowego (w sztabie akcji na powierzchni).
Podstawowymi interfejsami komunikacyjnymi Bazy M1 są:
System ma dodatkowo możliwość lokalizacji ratowników i ostrzegania w sytuacji gdy pozostają w bezruchu.
Lokalizacja ratowników jest ustalana na podstawie sygnałów radiowych Komunikatorów Osobistych względem sąsiednich Repeaterów i przedstawiana graficznie na ekranie komputerów z aplikacja Resys w bazie pod ziemią oraz w sztabie akcji na powierzchni, o ile zestawiono stosowne połączenie światłowodowe.
Baza M1 oraz inne urządzenia sytemu mają możliwość rejestracji prowadzonych rozmów oraz przesyłanych danych. W akcji może uczestniczyć jednocześnie od 1 do 5 pięcioosobowych zastępów ratowniczych.
Testy funkcjonalne systemu RESYS zostały przeprowadzone w dniach 5, 18 i 26.11.2015 r. w czynnej kopalni wydobywającej węgiel kamienny – KWK Krupiński.
Badania w dn. 5.11. miały na celu sprawdzenie propagacji fal i samej łączności w warunkach przeszkód, takich jak tamy, skrzyżowania i załamania poziome trasy chodników. Testy symulowanej akcji przeprowadzono na poziomie 602 m (PPW) i 420m. Uczestniczyły w nich 2 zastępy złożone z ratowników z CSRG i KWK. Z bazy usytuowanej w pobliżu szybu „# 3” rozwinięto odcinek linii kablowej optycznej o długości 50 m, po czym za pomocą mediakonwertera przyłączono kolejne repeatery, instalowane poprzez podwieszenie ich pod stropem wyrobisk korytarzowych, w ich świetle lub na skrzyżowaniach na zaplanowanej trasie dojścia do miejsca symulowanej akcji. Podczas testów ratownicy używali zestawów komunikacyjnych w wersji z mikrofonem na wysięgniku lub mikrofony bezprzewodowe w wersji do aparatów oddechowych. Uzyskane odległości pomiędzy repeaterami uzależnione były od warunków propagacji, czyli od napotkanych przeszkód. Wyniosły min 35 metrów (2 załamania chodnika), a maksymalnie 243 metry. Na całej trasie od 1-go do ostatniego repeatera łączność z bazą zastępowego, jak i członków zastępu pomiędzy sobą była poprawna. Prawidłowo działała także wybierana „na żądanie” łączność pomiędzy bazą, a pozostałymi członkami zastępu oraz monitoring ratowników. W dn. 18 i 26.11.2015r. sprawdzono też funkcjonalność systemu, tj:
Testy potwierdziły pełną sprawność i przydatność systemu, a maksymalny zasięg systemu łączności uzyskany w testach wynosił 2 km. System komunkacji bezprzewodowej RESYS wspomaga ratownictwo górnicze.
