Цифровизация находит применение и в разработках для подземных сооружений. Однако только оптоволоконные системы могут обеспечить высокоскоростную передачу данных ко всему оборудованию. Теперь это возможно, благодаря соединителям с надёжным механизмом затвора, устойчивых к воздействиям пыли, воды и к значительным механическим нагрузкам. Эти прочные соединители открывают множество новых возможностей применения оптоволокна в жестких условиях эксплуатации.
Масляные лампы, кирки и тяжелые молоты, а иногда и тяжелые стержни — такие инструменты применялись в горном деле примерно 200 лет назад. С тех пор произошло множество значительных изменений в данной отрасли: примитивные орудия труда уступили место специальному оборудованию, системам транспортеров и сложным технологиям проходки туннелей и производства сырья, которые применяются в шахтах горнодобывающими компаниями. В настоящее время для сооружения туннелей и горнодобывающей промышленности процесс цифровизации также важен, как и для промышленной автоматизации или потребительского сектора. Но в отличие от двух последних областей требования к эксплуатации в подземных условиях и в других жестких условиях среды намного выше.
Большие расстояния для передачи сигналов и при этом необходимость высокой пропускной способности делают волоконнооптические кабели незаменимыми для использования в подземных сооружениях. Однако поскольку оптические интерфейсы отличаются чувствительностью к загрязнениям, разработчики должны создавать специализированные решения для применения в горнодобывающей отрасли и при сооружении туннелей. Компания HARTING разработала решение на базе бесконтактной технологии соединения оптических волокон, получившая название Expanded Beam («расширенный пучок»), в котором оптоволокно надежно защищено от воздействия пыли, влаги и загрязнений. Она позволяет легко передавать видеоинформацию высокого качества в оборудование и системы, а также получать данные о местоположении персонала горнообрабатывающего комплекса при чрезвычайных ситуациях.
Требования горнодобывающей отрасли
Техника для бурения, подрывных работ, автопогрузчики и рольганги — это примеры оборудования, применяемого на крупных объектах горнодобычи, повышение эффективности отслеживания которого необходимо операторам. Кроме того, цель состоит в удовлетворении экономических интересов, например, требуется измерение объема производства в режиме реального времени или определение количества используемых взрывчатых веществ, что также служит для повышения безопасности. Современные системы мониторинга могут применяться для оперативного определения местоположения техники и персонала, а также для повышения скорости обнаружения при спасении людей в чрезвычайной ситуации.
Другие потенциальные задачи горнодобывающей отрасли: дистанционная эксплуатация оборудования из центра управления; диспетчеризация установок с получением видеоинформации в формате HD; подключение к корпоративной сети для запроса данных, производительности и разрешений; подключение WI-FI маршрутизаторов для телефонии; определение местоположения транспортных средств, объектов и персонала, а также передача производственных заданий оборудованию и транспортным средствам.
Но как все эти данные могут передаваться с подземного объекта на поверхность? Например, на завершающем этапе строительства туннеля Gotthardt расстояние между двумя точками, которые необходимо было соединить, составляло 25 км. Передача по сетям Ethernet посредством медных кабелей была невозможна на такое расстояние, а стандартные волоконно-оптические кабели или их соединения не подходили для применения в подобных подземных условиях. Такие линии позволяют соединить узлы, расположенные на больших расстояниях, и обеспечить высокую пропускную способность, но они являются слишком чувствительными — по крайней мере, являлись до настоящего времени!
Прочные вставные соединители для оптоволоконных линий
Оптические соединители на основе керамического обжимного кольца, такие как ST, SC, LC и E2000, позволяют соединять стекловолокно посредством физического контакта полированных торцов волокна. Соединители такого типа уже широко используются в LAN, WAN и центрах обработки данных. Они особенно популярны в этих областях применения, поскольку в условиях сухих и чистых помещений обеспечивается подходящая среда для передачи по волоконнооптическим кабелям. Когда данные соединители IP20 должны применяться вне помещений, они должны устанавливаться в другие кожухи, позволяющие получить степень защиты IP65/IP67. Только так их можно использовать вне помещений и только в состыкованном состоянии. Если разъединить соединитель, на него сразу же будет воздействовать окружающая среда. Например, если соединение находится под землей, то загрязнений контактов избежать не удастся. На участках, где происходит частое подключение или отключение оптических соединений, а также в случае регулярной смены оборудования или его компонентов повреждение обжимных колец неизбежно. При этом становится не важно, защищены ли контакты кожухом IP65/67 или нет.
Открытое состояние оптического соединения всегда критично: даже минимальное количество пыли, влаги или других загрязнений быстро попадает в кольцо и препятствует эффективной передаче данных.
Для передачи больших объемов данных на большие расстояния оптоволокно остается единственным решением для горнодобывающей отрасли. Теперь это возможно, благодаря новому прочному оптическому соединителю, который устойчив к воздействиям загрязнений и воды, а также прост в очистке.
Загрязнения — не проблема
Оптическая кабельная сборка фирмы HARTING с технологией расширенного пучка является решением для подземных волоконно-оптических соединений для горнодобывающей отрасли и для промышленного применения при повышенных требованиях. Данное универсальное решение было разработано для обеспечения надежных оптических соединений в самых жестких и агрессивных условиях, а также при значительных загрязнениях. Для таких экстремальных условий предусмотрена возможность периодического подключения и отключения кабелей. Кроме того, система соединений может быть легко расширена простым добавлением дополнительных кабелей, при этом даже не требуется учитывать направление прокладки кабелей, поскольку вилка и розетка имеют одинаковые сопрягаемые поверхности. Универсальный двунаправленный интерфейс соединителя позволяет избежать применения дополнительного адаптера для состыковки. Буровые установки для горнодобывающей отрасли и прокладка туннелей — всего лишь два примера из многих возможных применений.
Во вставных соединителях с обжимным кольцом стекловолокно вклеивается в кольцо стандартного соединителя для оптоволоконных кабелей. При этом важное значение имеет шлифование и полировка концов волокон. Это позволяет подключать разъемы так, чтобы обеспечить соединение торцов волокон для прохождения луча света через них. Светопроводящие участки волокон имеют диаметр от 0,009 до 0,065 миллиметра, в зависимости от типа волокна. Таким образом, даже самое незначительное загрязнение при таких точных и малых показателях приведет к ослаблению оптического сигнала и, в результате, со временем соединение будет нарушено.
Новый соединитель HARTING для оптоволокна позволяет увеличить диаметр светового луча посредством применения линзы с суммарным коэффициентом 40. Световой луч проходя через линзу одной части соединителя увеличивается в диаметре и бесконтактно передаётся на ответную часть соединителя, где с помощью второй линзы уменьшается обратно и переходит на торец волокна. Таким образом, обеспечивается параллельность световых лучей. В оптике данный процесс имеет название коллимация. Преимущество очевидно: поскольку диаметр передаваемого светового луча был увеличен в 40 раз на участке между соединителями, проникновение пыли с частицами 0,020 мм перестает быть проблемой. В случае решения IP20, попадание пыли с указанными характеристиками может привести к нарушению соединения.
Повышение безопасности в горнодобывающей отрасли
Соединитель HARTING для оптоволокна с технологией расширенного пучка имеет степень защиты IP68, и очень прост в обслуживании. Кроме этого, он поставляется с предустановленной защитной крышкой, которая защищает внутреннюю часть соединителя, когда он не используется. Таким образом, воздействие пыли и воды перестает быть проблемой. Просто очистите поверхность контактов, протрите тканью, а затем выполните соединение. Готово!
Простое и гениальное решение позволяет использовать соединения сети Gigabit Ethernet на самых удаленных участках систем туннелей, шахт или других крупных промышленных установок. Подробную техническую информацию по линейке оптических кабельных сборок HARTING Expanded Beam можно найти в электронном каталоге eCatalogue
