Научная статья на тему 'Повышение качества и дальности передачи радиосигнала посредством мобильного репитера'

Повышение качества и дальности передачи радиосигнала посредством мобильного репитера Текст научной статьи по специальности «Связь»

CC BY
11
1
Поделиться
Ключевые слова
МОБИЛЬНЫЙ РЕПИТЕР / РАДИОСВЯЗЬ / РАДИОПОКРЫТИЕ / МАГИСТРАЛЬНЫЕ ГАЗОПРОВОДЫ

Аннотация научной статьи по связи, автор научной работы — Бушмелев П.Е., Бушмелева К.И.

Приведена характеристика основных компонентов мобильного репитера позволяющего увеличить реальное расстояние радиопокрытия не менее чем в 3 раза, и обеспечивающего уверенную радиосвязь при обслуживании магистральных газопроводов в труднодоступных местах и полевых условиях

Похожие темы научных работ по связи , автор научной работы — Бушмелев П.Е., Бушмелева К.И.,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Повышение качества и дальности передачи радиосигнала посредством мобильного репитера»

О 50 100 п, выс.

Рисунок 1 - Зависимости снижения дальности открытия огня от настрела при стрельбе БПС БМ15 на дальности 2000 м

Также одним из способов повышения эффектности стрельбы из ТП на предельно изношенных стволах при определении установок стрельбы является выбор боеприпаса в зависимости от дальности стрельбы до цели. Предлагается при дальности

стрельбы от 3000 до 5000 м применять противотанковые управляемые ракеты, от 2000 до 3000 м применять кумулятивные боеприпасы, до 2000 м - бро-небойно-подкалиберные снаряды.

216 с.

Учебник / В.Ф.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чуев Е.В. Проектирование ствольных комплексов. - М.: Машиностроение, 1976. -

2. Внутренняя баллистика и автоматизация проектирования артиллерийских орудий: Захаренков. - СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2010. - 276 с.

3. Вентцель Е.С. Теория верояностей. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 576 с.

4. Сидоров А.И., Ганин А.А., Платонов А.А., Марков С.М.: под ред. Сидорова А.И. Динамическое моделирование функционирования бронебойных подкалиберных снарядов при стрельбе из ствольных систем. - Пенза: ПАИИ, 2007. - 336 с.

УДК 621.6

Бушмелев1 П.Е., Бушмелева2 К.И,

Управление связи ООО «Газпром трансгаз Сургут», Сургут, Россия

2БУ ВО Ханты-Мансийского автономного округа - Югры «Сургутский государственный университет», Сургут, Россия

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕДАЧИ РАДИОСИГНАЛА ПОСРЕДСТВОМ МОБИЛЬНОГО РЕПИТЕРА

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Приведена характеристика основных компонентов мобильного репитера позволяющего увеличить реальное расстояние радиопокрытия не менее чем в 3 раза, и обеспечивающего уверенную радиосвязь при обслуживании магистральных газопроводов в труднодоступных местах и полевых условиях Ключевые слова:

мобильный репитер, радиосвязь, радиопокрытие, магистральные газопроводы

Магистральные газопроводы (МГ) ОАО «Газпром» это протяженные линии газопровода, которые нуждаются не только в регулярном обслуживании, но и в экстренном вмешательстве для восстановления его функционирования (внеплановый ремонт, аварийные работы и т.п.). МГ разбит на участки, которые оснащены промежуточными пунктами (компрессорными станциями, стационарными ретрансляторами и т.п.), расположенными на большом расстоянии друг от друга [1,6]. При проведении различных работ на этих участках, персоналу, для передачи различного рода информации, требуется эффективная мобильная связь (портативные радиостанции, мобильные телефоны, смартфоны и др.), чаще всего - голосовая. Существующая в ОАО «Газпром» конвенциональная подвижная радиосвязь (в основном транкинговая) вдоль газопровода в диапазоне 160 МГц на оборудовании «1СОМ» - это сложная система, ограниченной доступности. Из-за слабой дорожной структуры, дальность связи при этом обладает низкой мощностью и малой чувствительностью радиостанций (как правило, фирмы 1СОМ) [3,5]. Конвенциональная система связи (КСС) частично решает проблемы голосового обмена производственной информацией в процессе экстренного обслуживания МГ, однако, не все специалисты, работающие на газопроводе, обеспечены необходимыми гаджетами, кроме того, эксплуатация их требует специальной подготовки и практики, экстренная же подготовка малоэффективна. КСС обычно включает в себя портативные и мобильные радиостанции, иногда - ретранслятор для увеличения дальности связи. Во время прямой связи между радиостанциями они могут работать в симплексном режиме (одна частота для приема, передачи) или в полусимплексном (две частоты: одна для приема, другая - для передачи сообщений).

Второй режим называют «двухчастотный симплекс». В случае использования ретранслятора необходимо работать в полудуплексном режиме. В качестве ретрансляторов в КСС часто используют устройства, скомпонованные на базе двух мобильных радиостанций. Такие ретрансляторы относительно просты и недороги, но имеют существенные недостатки, а именно: ограниченную выходную мощность и невозможность работать в непрерывном режиме, а также быть объединенными на одно антенно-фидерное устройство. Для построения многоканальной компактной зоны связи с одной антенной необходимо применять специально разработанные для подобных целей ретрансляторы, которые могут быть использованы также и для построения транкинговых систем [2,8].

Для повышения надежности функционирования МГ и сокращения сроков восстановления работоспособности газопровода актуальной ставится задача обеспечения эффективнойи универсальной связью на любом участке МГ, включающей технические средства (гаджеты) с привычным интерфейсом [2]. На такую связь, с учетом сложных условий труда, должны накладываться следующие функциональные требования:

Оперативная доступность.

Обеспечение мобильными зонами радиопокрытия обслуживаемых участков МГ.

Реализация максимальных параметров гаджетов по дальности связи.

Быстрое развертывание систем связи.

Удобный интерфейс.

Малые массогабаритные параметры.

Применяемые в настоящее время средства связи не полностью соответствуют указанным требованиям, либо имеют большие ограничения в реализа-

ции основных требований, необходимо также отметить, что используемые гаджеты становятся практически бесполезными в полевых условиях.

Для решения поставленной задачи можно предложить три пути: первый - создание и оснащение новыми средствами связи; второй - использование универсальных спутниковых технических средств; третий - модернизация существующих гаджетов. Для производства, наиболее приемлемым вариантом является, конечно, модернизация, которая позволит дать «второе дыхание» большому парку существующих малогабаритных портативных радиостанций и личных средств связи (GSM телефонов, смартфонов и т.п.).

Модернизация КСС, в настоящее время, может идти по пути расширения возможности использова-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ния портативных радиостанций (Р/С) и существующих мобильных гаджетов: телефонов, смартфонов и др. аналогичных средств связи. Как отмечалось ранее в радиосвязи основной и доступный путь значительного увеличения технических характеристик основных параметров, - дальности и зоны покрытия радиосвязи, - это применение ретрансляторов радиостанций (РР). Использование ретрансляторов (рынок таких РР огромный, даже в портативном исполнении), которые легко установить в пределах радиовидимости, например, на дереве (рис. 1), не только увеличивает дальность связи в 2 раза (связь будет осуществляться по цепочке: абонент Р/С1 - ретранслятор - абонент Р/С2), но и позволяет реализовать максимальный (паспорт-

параметр дальности связи.

Рисунок 1 - Увеличение дальности связи, на примере, радиостанций

Таким образом, реальное расстояние (зона) радиопокрытия может быть увеличена не менее чем в 3 раза, поскольку этот параметр меньше заявленного в паспорте из-за потери радиовидимости, особенно в горах. Кроме того, радиопокрытие можно увеличивать за счет улучшения характеристик самого РР, например, таких как мощность передающего и чувствительность приемного устройств (как в мобильной связи). Однако необходимо отметить, что существующие РР не приспособлены для мобильного применения, а тем более для использования их в длительных полевых условиях.

В связи с этим перспективным направлением становится разработка универсального ретранслятора (на все виды связи) с выходом на спутник, назовем его - спутниковый репитер (СР). Такой СР можно будет оперативно размещать на самой высокой точке местности или на искусственных возвышениях. А также, с учетом бурного развития беспилотной авиации размещать на них или привязных метеошарах, при этом данные СР смогут обеспечить в труднодоступных местах не дорогую, но вседо-ступную связь.

Особые требования должны предъявляться к техническим характеристикам ОЗИ-ретранслятора, работающего вне сети GSM, назовем его - мобильный репитер (МР), который должен и имитировать основные функции сети. В свою очередь для полного обеспечения вышеуказанных функциональных требований, такой МР необходимо реализовать и в мобильном исполнении. Основные функции ретрансляторов известны, отметим дополнительные, которыми должен быть наделен МР [4]:

Длительное время работы вдали от помещений, т.е. в полевых условиях.

Наличие солнечной батареидля подзарядки и возможность дистанционного внешнего питания (по проводам).

Имитация работы в GSM-сети.

Дистанционное управления следующими характеристиками: настройка, режимы работы, диагностика, управление положением антенны (для изменения диаграммы направленности).

Наличие выносной антенны базовой станции, которую можно поднимать квадрокоптерами и/или метеошарами и, при возможности, крепить (подвешивать) на вершине стационарных естественных и искусственных объектах [7].

Адаптивная подстройка положения антенны базовой станции на максимум принимаемого сигнала.

Конструктивные особенности: переносной вариант; малый вес (для размещения на беспилотной авиации, квадрокоптерах, метеошарах и т.п.); крепление на транспортируемом или стационарном объекте; переносной бокс, выполненный как герметичный бокс-термос с подогревом от внешнего питания (в большинстве случаев достаточно подогревать аккумулятор МР).

Компоненты мобильного репитера [4] представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Обобщенная схема мобильного репитера

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Приведем более подробные характеристики основных компонентов МР.

Антенна - приемо-передающая широкополосная антенна, принимающая частоту £1 и передающая частоту £2, оптимальный разнос между частотой передачи и приема 4,5-6 МГц. Длина фидера должна позволять крепить антенну на необходимой высоте.

Ретранслятор - в первую очередь он применяется для увеличения дальности радиосвязи между гаджетами абонентов МР. Это могут быть как мобильные телефоны, смартфоны так и стационарные аппараты.

Память - энергонезависимая память, в которую можно записать речевое сообщение или другую информацию.

Контроллер - считывая алгоритм из памяти, фактически имитирует работу GSM-сети: регистрация в МР; передача речевой информации; передача коротких сообщений (SMS); безусловная и условная переадресация вызова на другой номер; ожидание и удержание вызова; конференцсвязь (одновременная речевая связь между тремя и более абонентами). Кроме того, контроллер управляет по низкочастотной линии ретранслятором. Когда на приемнике ретранслятора появляется полезный сигнал на частоте f1, то контроллер дает команду передатчику переизлучить принятый приемником сигнал на частоте f2.

Солнечная батарея - обеспечивает длительное, за счет подзарядки от солнечного элемента, питание всех компонентов МР.

Внешний аккумулятор - может подключаться дополнительно в сложных условиях эксплуатации, как правило, зимой.

Пульт управления - позволяет дистанционно настраивать и управлять режимами работы МР.

Переносной бокс — герметичный бокс, необходимый для работы МР в зимних условиях, имеет нагревательный элемент, для поддержания рабочей температуры внутри устройства. Также бокс оснащен элементами крепления к различным конструкциям: металлическим, деревянным, бетонным и т.п.

Таким образом, важным преимуществом, которым будет обладать данное устройство, является не только его улучшенная функциональность, позволяющая значительно увеличить зону покрытия радиосвязи с усиленным сигналом и обеспечивающая в труднодоступных местах уверенную связь, но и простота настройки, обслуживания и эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бушмелев П.Е., Увайсов С.У., Бушмелева К.И. Реализация автоматизации контроля и управления техническими средствами беспроводной системы мониторинга газопроводов /Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2016. Т.1. С. 48-49.

2. Бушмелев П.Е., Расальскис С.А., Бушмелева К.И., Увайсов С.У., Плюснин И.И. Модель сенсорной сети телекоммуникационной системы контроля утечек метана /Качество. Инновации. Образование. 2015. №3 (118). С. 28-34.

3. Бушмелева К.И., Бушмелев П.Е., Увайсов С.У., Плюснин И.И. Транкинговые средства связи в управлении обслуживающими предприятиями: учебное пособие. - Сургут: ИЦ СурГУ, 2014. 74 с.

4. Бушмелев П.Е., Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Увайсов С.У. Экспертная система оценки качества аппаратных средств сенсорной телекоммуникационной системы /Качество. Инновации. Образование. 2014.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

№6. С. 81-89.

5. Бушмелева К.И., Увайсов С.У. Система мониторинга газотранспортных объектов /Надежность и качество сложных систем. 2013. №1 С. 84-87.

6. Бушмелева К.И. Методы и средства диагностирования магистральных газопроводов: монография. -Департамент образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, Сургут: ИЦ СурГУ, 2011. 215 с.

7. Bushmeleva K.I., Plyusnin I.I. Aviation software and hardware diagnostic unit for monitoring cross-country gas pipelines /Measurement Techniques. 2009. Т. 52. №2. С. 172-176.

8. Бушмелева К.И., Бушмелев П.Е., Увайсов С.У., Плюснин И.И. Модель сенсорной телекоммуникационной системы контроля утечек газа из магистралей /Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2014. Т.1. С. 163-167.

УДК 615.035.4

Волков В.С., Рыблова Е.А., Кудрявцев А.А.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ НА ТЕМПЕРАТУРНУЮ ПОГРЕШНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Описана причина возникновения погрешности чувствительности полупроводниковых тензорезистивных датчиков давления. Целью работы является исследование зависимости коэффициента тензочувствительности тензорезисторов p-типа от температуры и уровня легирования, а также определение оптимального значения концентрации легирующей примеси для обеспечения минимальной температурной зависимости тензочувствительности. Проведено аналитическое и графическое моделирование влияния температуры и концентрации примеси на коэффициент тензочувствительности полупроводниковых тензорезисторов p-типа. В ходе исследования графически было определено оптимальное значение уровня легирования, при котором температурная погрешность минимальна. Для найденного значения концентрации примеси были рассчитаны значения сопротивлений тензорезисторов, выходной сигнал мостовой схемы и температурная погрешность тензочувствительности. Аналитические и графические зависимости полученные в результате исследования могут быть использованы для определение оптимальной концентрации легирующей примеси по критериям минимальной температурной погрешности и максимальной чувствительности аналитическим методом

Ключевые слова:

полупроводниковый тензорезистивный датчик давления, коэффициент тензочувствительности, аналитическое моделирование, концентрация примеси, температурная погрешность

Введение

Получившие в настоящее время широкое распространение полупроводниковые датчики давления для систем управления и контроля наряду с несомненными достоинствами (высокая чувствительность, малые габариты, возможность изготовления в интегральном исполнении и т.д.) обладают одним существенным недостатком, заключающимся в значительной температурной погрешности выходного сигнала [1 - 13]. Причем, если у металлических тонкопленочных тензорезисторов наибольший вклад в температурную погрешность вносит аддитивная составляющая (погрешность начального выходного сигнала), то у полупроводниковых тензорезисторов величины температурного коэффициента сопротивления (ТКС) и температурного коэффициента чувствительности (ТКЧ) сравнимы между собой [1, 2, 6, 10, 13]. Это вызывает значительную мультипликативную составляющую температурной погрешности, которая особенно велика при эксплуатации

датчиков в широком диапазоне повышенных температур [14 - 16].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для устранения мультипликативной составляющей температурной погрешности могут применяться схемотехнические методы, такие как включением компенсационного термозависимого элемента во входную или выходную диагонали моста. Однако применение таких конструктивных решений снижает выходной сигнал мостовой измерительной схемы [1, 10]. Также для компенсации мультипликативной составляющей погрешности выходного сигнала применяются усилительные схемы с температурно - зависимыми элементами [1, 14 - 16]. Однако, большая часть рассмотренных схем предполагает использование биполярных транзисторов, которые должны размещаться в тех же температурных условиях, что и тензорезисторы, что не всегда возможно из конструктивно - технологических соображений. Также в настоящее время широкое распространение получили усилительные схемы на основе