Свет в конце туннеля

Цифровые технологии только начинают применяться в проектах по разработке туннелей и в горнодобывающей отрасли для промышленной автоматизации или в потребительском сегменте. Но при этом требования при выполнении подземных работ или в других жестких условиях значительно выше. Здесь необходима, как передача на большие расстояния, так и высокая пропускная способность, что делает волоконно-оптические кабели незаменимыми. Но поскольку оптические интерфейсы характеризуются очень высокой чувствительностью к загрязнениям, имеющееся решение должно быть адаптировано для применения в горнодобывающей отрасли и при сооружении туннелей.

Предложенное компанией HARTING решение для высокопроизводительной передачи данных в экстремальных условиях – кабельная сборка Expanded Beam ("расширенный пучок"). Она обеспечивает поддержку видеонаблюдения в формате HD-TV в оборудовании и установках, а также возможность простой локализации персонала в чрезвычайных ситуациях, вплоть до самых удаленных уголков подземной выработки. Волоконно-оптические кабели установлены во вставном соединителе, устойчивом к воздействию пыли, воды и с защитой от коррозии. Это гарантирует надежную передачу данных к каждой единице оборудования.

Масляные лампы, кирки и тяжелые молоты, а иногда даже канарейка... Такие приспособления, "Gezähe" (набор инструментов), использовали немецкие шахтеры при подземных работах 200 лет назад. С тех пор, мало что напоминает прошлое: примитивные орудия труда уступили место специальному оборудованию, системам транспортеров и сложным технологиям проходки туннелей и производства сырья, которые применяются в шахтах и в горнодобывающих операциях. Здесь продолжается внедрение цифровизации для повышения эффективности и безопасности с увеличением прозрачности процессов в режиме реального времени.

Самоходные буровые установки, автопогрузчики, очистные комбайны и транспортеры/цистерны-прицепы (Sprengwagen) – это лишь несколько примеров оборудования для масштабных горных работ, где в перспективе необходимо повышение эффективности отслеживания. Помимо таких экономических аспектов, как измерение объемов производства в режиме реального времени или определение количества используемых взрывчатых веществ, также необходимо повышение безопасности. Для интерактивной локализации сотрудников и оборудования применяются современные системы отслеживания, которые позволяют быстро обнаружить и спасти людей в чрезвычайных ситуациях.

Но как все эти данные могут передаваться на поверхность? Например, для туннеля Gotthard, к концу этапа строительных работ требуется преодолеть порядка 25 километров в одну сторону. Поэтому здесь невозможно применять передачу Ethernet с помощью медных кабелей, а волоконно-оптические кабели и/или их соединения не подходят для использования в существующих условиях рельефа местности. Такие кабели могут обеспечить передачу данных на большие расстояния с высокой пропускной способностью, но они являются слишком чувствительными. По крайней мере, они были таковыми до настоящего времени.

Надежный результат

Оптические вставные соединители на основе керамического обжимного кольца, такие как ST, SC, LC и E2000, позволяют соединять стеклянные волокна посредством физического контакта полированных концов волокна. Соединители данного типа уже широко применяются в сетях LAN, WLAN и в вычислительных центрах. Они особенно популярны в этих областях применения, поскольку в условиях сухих и чистых помещений с контролируемым климатом обеспечивается безопасная среда для передачи по оптическим кабелям. Когда данные соединители с защитой IP20 требуется использовать вне помещений, они должны устанавливаться в другие корпусы, позволяющие получить степень защиты IP65/IP67. Это единственный способ обеспечить их применимость вне помещений. По крайней мере, их можно использовать в подключенном состоянии.

После отключения соединения в жестких условиях под землей неизбежны загрязнения. Поэтому не удается избежать повреждения обжимных колец там, где выполняется частое подключение и отключение оптических соединений, или где необходимо частое перемещение оборудования и его компонентов. Повреждения возможны, вне зависимости то дополнительной степени защиты корпуса IP65/67. Отключение оптического соединения всегда является критичным моментом. Небольшое количество пыли, влаги или других загрязнений быстро накапливается на обжимном кольце и препятствует успешной работе.

Несмотря на сложные условия эксплуатации и особенности горнодобывающего сектора, имеется растущий спрос и необходимость передачи данных, а также интеграции в корпоративные сети. В то же время, волоконно-оптические соединения являются единственным решением для передачи на большие расстояния и для поддержки больших массивов данных. Эта задача решается, благодаря новому прочному соединителю, который устойчив к воздействию пыли и воды и прост в очистке.

Возможные области применения в горнодобывающей отрасли:

• Дистанционное управление оборудованием из центра управления
• Видеонаблюдение за оборудованием и установками с поддержкой формата высокой четкости
• Подключение к корпоративной сети для получения данных, параметров производительности и выработки
• Интеграция маршрутизаторов WLAN в системы телефонии, локализации транспортных средств, объектов и людей
• Отправка заданий работающему оборудованию и транспортным средствам

Здесь важным аспектом является то, что персонал, задействованный в горнодобывающих операциях или сооружении туннелей, не располагает ни временем, ни материалами, необходимыми для надлежащей очистки стандартных волоконно-оптических соединителей. Старение и потери горнодобывающего оборудования влекут за собой огромные расходы для работающих в данном секторе компаний. Поэтому снижение влияния данных факторов является обязательным требованием.

Решение HARTING

Исполнение для кабелей HARTING Expanded Beam – это решение для использования оптического волокна под землей и в жесткой промышленной среде. Оно предназначено для гарантии надежного оптического соединения, даже в самых жестких, агрессивных и загрязненных условиях, в любых областях применения. Кроме того, это решение позволяет периодически легко выполнять подключение и отключение кабелей в вышеуказанных условиях. Также имеется возможность расширения системы оптических линий посредством простого добавления кабеля, при этом не требуется учитывать направление прокладки кабелей. Благодаря двунаправленному интерфейсу, не требуются дополнительные адаптеры. И это лишь несколько примеров множества преимуществ данной технологии. Следовательно, решение HARTING может применяться на участках, где присутствуют экстремальные воздействия окружающей среды. Буровые установки для горнодобычи и прокладки туннелей – это только два примера возможного применения данного решения.

Непосредственное сравнение

Оптические волокна в обжимных соединителях вклеивается в обжимное кольцо стандартного вставного оптического соединителя. Важная особенность состоит в том, что необходимы сглаживание и полировка концов волокна для обеспечения их контакта – так, чтобы луч света смог передаваться по соединению от одного волокна к другому. Светопроводящие участки волокон имеют диаметр от 0,009 до 0,065 мм, в зависимости от типа волокна. Следовательно, малейшие загрязнения на этом участке очень малой площади уже могут вызвать значительное затухание оптического сигнала, что приведет к нарушению соединения.

Название говорит само за себя: соединитель HARTING Expanded Beam обеспечивает увеличение диаметра светового пучка с коэффициентом 40 с помощью линзы. Поэтому расширенный световой пучок можно соединить со встречным компонентом и с помощью линзы второго соединителя выполнить коллимацию (направление по прямой) обратно к диаметру волокна. Данный процесс оптической коллимации обеспечивает повторное поглощение светового пучка волокном. В результате, преимущество очевидно: при увеличении диаметра с коэффициентом 40 во время передачи луча между компонентами соединения частицы пыли размером порядка 0,020 мм уже не приводят к нарушению соединения.

При использовании решения с защитой IP20 проникновение пыли с указанными характеристиками может привести к нарушению передачи. Соединитель Expanded Beam характеризуется степенью защиты IP68, и предусмотрена его простая очистка. Даже в стандартной комплектации с предохранительной крышкой для защиты линзы и резьбы, когда соединитель не подключен, пыль и вода не будут оказывать отрицательное влияние на состояние соединителя, когда крышка снята. Просто очистите участки контакта, слегка протрите тканью, а затем выполните соединение. Готово! Простое, но гениальное решение для подключения к Gigabit Ethernet самых удаленных участков туннелей или других важных промышленных систем.

Так, цифровизация и I4.0 могут применяться для оптимизации отслеживания процессов и повышения безопасности в горнодобывающей отрасли. GLÜCK AUF! (Традиционное приветствие шахтеров в Германии.)

Надежные оптические соединения также подходят для следующих промышленных областей применения:

• Добыча нефти и газа
• Горнодобывающая отрасль, открытая и/или подземная разработка
• Сооружение туннелей
• Развлекательные и телевизионные трансляции (мобильное применение вне помещений)
• Наружные промышленные объекты (нестационарные объекты)
• Портовая логистика (контейнерные терминалы, технологии для кранов и транспортные средства)
• Отслеживание стоков и выбросов

Комплексное решение, которое предлагает компания HARTING своим заказчикам, обеспечивает множество преимуществ для упрощения применения в агрессивных промышленных зонах:

• Алюминиевый корпус, прорезиненный материал, крышка и защита от изгибов (механические предохранительные устройства)
• Окраска кабеля и соединителя в соответствии с RAL 1021 – еще проще отличить от других кабелей
• Характеристики кабеля: ΔT= от - 40 °C до + 85 °C; F= 600 Н;
• 2 и 4 волокна в одномодовом или многомодовом исполнении
• Простое расширение линии при использовании нескольких кабелей
• Исключено перепутывание Tx и Rx (для расширения)
• Двунаправленное исполнение, т. е. без штыревых и гнездовых элементов – гарантия правильного расположения в процессе подключения
• Предотвращение повреждения вследствие однозначного и правильного расположения элементов соединителя.