الاتصالات عبر الأرض

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعد الإشارات عبر الأرض (TTE) نوعًا من الإشارات اللاسلكية المستخدمة في المناجم والكهوف والتي تستخدم موجات منخفضة التردد لاختراق الأوساخ والصخور، والتي تكون معتمة بالنسبة لإشارات الراديو التقليدية ذات التردد العالي .

في مجال التعدين، يمكن إعادة توجيه هذه الإشارات منخفضة التردد تحت الأرض من خلال هوائيات مختلفة أو أجهزة إعادة الإرسال أو تكوينات الشبكة، ولكن الاتصال يقتصر على خط الرؤية لهذه الهوائيات وأنظمة إعادة الإرسال.

ملخص

تُعدّ الاتصالات اللاسلكية داخل الكهوف صعبةً لأن الصخور موصلة للكهرباء ، وبالتالي تمتص الموجات اللاسلكية . وعادةً ما يكون مدى أجهزة الراديو العادية قصيرًا جدًا داخل الكهوف. أما اليوم، فيُستخدم الراديو ذو التردد المنخفض (LF) أو التردد المنخفض جدًا (VLF) بتقنية التعديل أحادي النطاق الجانبي بشكلٍ أكثر شيوعًا.

يمكن لتقنية الإرسال عبر الأرض التغلب على هذه القيود باستخدام إشارات ذات تردد منخفض للغاية (300-3000  هرتز)، والتي يمكنها اختراق طبقات صخرية يصل سمكها إلى مئات الأقدام. ويمكن وضع كابل الهوائي على السطح فقط في موقع المنجم، لتوفير تغطية إشارة للمنجم. ويمكن وضع الهوائي على شكل حلقة حول محيط موقع المنجم (أو أي مكان آخر تتطلب فيه التغطية) للأنظمة التي تستخدم المجالات المغناطيسية لنقل الإشارات. أما الأنظمة التي تستخدم المجالات الكهربائية كناقل للإشارة فلا تخضع لهذا القيد. تنتشر الإشارات عبر الطبقات الصخرية التي تُستخدم كوسيط لنقل الإشارات ذات التردد المنخفض للغاية. ويُعد هذا الأمر بالغ الأهمية في تطبيقات التعدين، لا سيما بعد أي حادث كبير، مثل حريق أو انفجار، والذي قد يُدمر جزءًا كبيرًا من البنية التحتية الثابتة للاتصالات تحت الأرض.

إذا كانت طبيعة الأرض تجعل تركيب هوائي حلقي سطحي غير عملي، فيمكن تركيب الهوائي تحت الأرض أو استخدام ناقل لا يعتمد على المجال المغناطيسي. ولأن الإشارة تنتقل عبر الصخور، فلا يحتاج الهوائي إلى الامتداد إلى جميع أجزاء المنجم لتغطية الإشارة بالكامل، مما يقلل من خطر التلف أثناء وقوع حادث.

أجهزة الراديو الكهفية

يستخدم مستكشفو الكهوف أجهزة راديو محمولة تعمل بحلقة مغناطيسية للتواصل ثنائي الاتجاه ومسح الكهوف منذ ستينيات القرن الماضي. [ 1 ] في الإعداد النموذجي ، تُوجّه حلقة الإرسال، المكونة من عدة لفات من سلك نحاسي، أفقيًا داخل الكهف باستخدام ميزان تسوية، وتُشغّل بتردد بضعة كيلوهرتز. على الرغم من أن هذا الهوائي الصغير ضعيف جدًا في بث الموجات الراديوية المنتشرة عند هذا التردد المنخفض، إلا أن مجاله المغناطيسي المتردد المحلي قوي بما يكفي ليتم رصده بواسطة هوائي استقبال مماثل على بُعد يصل إلى بضع مئات من الأمتار. تُعطي قوة الإشارة المُستقبلة واعتمادها على اتجاه ملف الاستقبال معلومات تقريبية عن المسافة والاتجاه.

كانت النماذج الأولى تُسمى " أجهزة الاتصال بالكهوف " - على سبيل المثال، جهاز "مولفون" الخاص ببوب ماكين. يُعتبر جهاز "مولفون" من أوائل أجهزة الراديو العملية للكهوف، على الرغم من توقف إنتاجه. [ 2 ] تشمل أجهزة الراديو الأخرى الشائعة التي تعمل بترددات منخفضة/منخفضة جدًا جهاز "هيفون"، [ 3 ] ونظام "نيكولا" ، [ 4 ] [ 5 ] وجهاز "كيف-لينك". [ 6 ] يعمل كل من "هيفون" و"نيكولا" بنطاق جانبي واحد (علوي) على تردد 87  كيلوهرتز في نطاق الترددات المنخفضة ، بينما يستخدم "كيف-لينك" ترددات مختلفة تتراوح بين 20 و140  كيلوهرتز اعتمادًا على المسافة المتوقعة عند قدرة 30 واط. [ 7 ]

تعمل أنظمة مثل Molefone و HeyPhone كأجهزة راديو أحادية النطاق الجانبي (USB) بتردد 87  كيلوهرتز، مزودة بأقطاب كهربائية مؤرضة بطول يتراوح بين 25 و100 متر (80 إلى 330 قدمًا). [ 8 ] تصميم نظام HeyPhone متاح للعموم. [ 9 ] تحتفظ الجمعية الأوروبية لإنقاذ الكهوف (ECRA) بقائمة أنظمة قابلة للتطوير وموثوقة بما يكفي لاستخدامها في عمليات إنقاذ الكهوف. اعتبارًا من أبريل 2023، تُدرج القائمة أنظمة CaveLink (سويسرا)، وNicola (بريطانيا العظمى)، وμHeyPhone (بريطانيا العظمى)، وPimprenelle (فرنسا) كأنظمة لاسلكية عاملة. [ 10 ]

جهاز الطوارئ الشخصي

هناك العديد من الأنظمة التي طُوّرت مؤخرًا. أحد هذه الأنظمة يُعرف بنظام PED، حيث يرمز PED إلى جهاز الطوارئ الشخصي. [ 11 ] طُوّر هذا النظام في البداية بعد كارثة منجم مورا رقم 4 للفحم في أستراليا عام 1986، [ 12 ] ثم طُوّر لاحقًا بعد انفجار منجم مورا رقم 2 للفحم عام 1994 [ 13 ] حيث برزت الحاجة إلى نظام اتصالات لضمان استمرارية العمل في حال وقوع حوادث كبيرة تحت الأرض، وذلك خلال التحقيقات التي أُجريت في تلك الكوارث.

جهاز النداء النصي أحادي الاتجاه (PED) هو جهاز يُستخدم على نطاق واسع في أستراليا ، بالإضافة إلى وجوده في الولايات المتحدة والصين وكندا ومنغوليا وتشيلي وتنزانيا والسويد . [ 14 ] بدأت شركة MST Global الأسترالية ( المعروفة سابقًا باسم Mine Site Technologies) بتطوير جهاز PED في عام 1987، وأصبح متاحًا تجاريًا وحصل على موافقة إدارة السلامة والصحة في المناجم (MSHA) في عام 1991. [ 14 ] يُعدّ حريق منجم ويلو كريك في ولاية يوتا عام 1998 أفضل استخدام موثق لجهاز PED خلال حالات الطوارئ في المناجم ، حيث تمكّن من تنبيه عمال المناجم تحت الأرض بسرعة إلى ضرورة الإخلاء قبل أن تملأ الأبخرة السامة الناتجة عن الحريق المنجم. يمكن الاطلاع على تقارير هذا الاستخدام على موقع MSHA الإلكتروني. [ 15 ] [ 16 ]

تطوير

ظهرت مؤخرًا تقنيات ناشئة، مثل نظام "ريسكيو دوغ" للاتصالات الطارئة عبر الأرض [ 17 ]، الذي طورته شركة "إي-سبكتروم تكنولوجيز". يُعد "ريسكيو دوغ" حلاً محمولاً ثنائي الاتجاه وواسع النطاق للاتصالات عبر الأرض، طُوّر في الولايات المتحدة بالتعاون مع المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) [ 18 ] ، ولا يعتمد على هوائيات سطحية حلقية كبيرة لنقل الإشارة. كما طورت شركات مثل "لوكهيد مارتن" أنظمة جديدة غير محمولة لاستخدامها في غرف الطوارئ، لتوفير اتصالات صوتية ونصية ثنائية الاتجاه في حالات الطوارئ بعد الحوادث، بشكل مستقل عن البنية التحتية السطحية أو داخل المناجم.

التقنيات الجديدة

يجري اختبار تقنية اتصالات لاسلكية جديدة تُعرف باسم "خط نجاة عمال المناجم" في عام 2012 في منجم روبنسون رن بولاية فرجينيا الغربية (يبلغ إنتاجه الحالي 6 ملايين طن قصير (5.4 مليون طن متري) من الفحم سنويًا باستخدام 600 عامل منجم ). يدعم النظام إرسال الصوت والرسائل النصية ونداءات الاستغاثة عبر "فقاعة" من الموجات المغناطيسية، ويمكنه التحرك لمسافة تزيد عن 460 مترًا (1500 قدم) لأعلى أو لأسفل، و 610 أمتار (2000 قدم) أفقيًا، ليصل في أقل من دقيقة. [ 19 ]   

طوّرت شركة ماكستك الإسرائيلية [ 20 ] نظامًا برمجيًا يُؤتمت التنظيم الأمثل لمجموعة من أجهزة الاتصالات محدودة المدى، باستخدام أي مزيج من أنواع الاتصالات (الراديو عبر الأرض، أو الراديو عبر خط البصر، أو الاتصالات الضوئية، إلخ). وقد استُخدم هذا النظام في عملية إنقاذ كهف ثام لوانغ . [ 21 ]

طورت شركة Sybet نظام شبكة اتصالات تحت الأرض يعتمد على عدد كبير من عقد الإرسال والاستقبال المحمولة ذاتية التشغيل (BatNode) التي تعمل في بنية شبكية ، حيث تقوم بإعادة توجيه المكالمات الصوتية عبر مسافات طويلة دون اتصال لاسلكي بين المحطات الطرفية، طالما أن عقد BatNode يمكنها رؤية جيرانها. [ 22 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ديفيد جيبسون، "تحديد الموقع الراديوي في الكهوف" ISBN 978-1-4457-7105-2
  2. ↑ بيفورد، مايك (2012). "دليل تصميمات راديو الكهوف". أرشيف مجلة CREG .
  3. ↑ "الصفحة الرئيسية لـ HeyPhone" . bcra.org.uk .
  4. ↑ جيبسون، ديفيد (2010). تحديد الموقع بالراديو في الكهوف . Lulu.com. ص 73. ISBN  978-1445771052.
  5. ^ “نظام نيكولا Mk2” (PDF) .
  6. ↑ "الصفحة الرئيسية" . www.cavelink.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-09-08 .
  7. ^ “VLF-Übermittlungssystem für die Höhlenforschung Cave-Link V2.1x” (PDF) .
  8. ↑ "مقدمة عن HeyPhone" . bcra.org.uk. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2020 .
  9. ↑ "وثائق HeyPhone" . bcra.org.uk. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2020 .
  10. ↑ "كتالوج الاتصالات - الرابطة الأوروبية لإنقاذ الكهوف - ECRA" . 25-04-2023 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-01-2024 .
  11. ↑ "إدارة السلامة والصحة في المناجم (MSHA) - لجنة الاتصالات والتتبع في حالات الطوارئ - أنظمة الاتصالات والتتبع تحت الأرض - وصف التقنيات المعتمدة من إدارة السلامة والصحة في المناجم" (ملف PDF) . إدارة السلامة والصحة في المناجم الأمريكية. 2007. تاريخ الاطلاع: 30 سبتمبر 2012 .
  12. ↑ "وزارة المناجم والطاقة - مورا رقم 4" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-07-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-01-2009 .
  13. ↑ "وزارة المناجم والطاقة - مورا رقم 2" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-07-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-01-2009 .
  14. 1 2 "أنظمة الاتصالات والتتبع تحت الأرض" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11-03-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 07-02-2012 .
  15. ↑ "حريق منجم ويلو كريك - تسلسل زمني للأحداث" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 يناير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2009 .
  16. ↑ "حريق في منجم ويلو كريك التابع لشركة سايبرس بلاتو للتعدين" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-08-03.
  17. ↑ "نظام الاتصال الطارئ لكلاب الإنقاذ" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2017-07-07.
  18. ↑ غير معروف
  19. ↑ ريزو، جونّا (مايو 2012). "شريان حياة عمال المناجم". ناشيونال جيوغرافيك . 221 (5): 37.
  20. ↑ "Maxtech Networks" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-09-2020 .
  21. ↑ أور هيرشاوغ (2018-07-03). "لا يزال الاتصال اللاسلكي المباشر مع المجموعة التايلاندية العالقة متعذرًا، وفقًا لبائع تكنولوجيا إسرائيلي" . سي تك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-09-2020 .
  22. ↑ "BATNODE – Sybet" (باللغة البولندية). 30 أغسطس 2023. تاريخ الاسترجاع: 20 سبتمبر 2023 .

للمزيد من القراءة