ЖУРНАЛ СТА №3/2023

● слабая зависимость распростране- ния от конфигурации металлических предметов в помещении; ● решается проблема электромагнит- ной совместимости с другим обору- дованием за счёт пространственной ограниченности области ближнего магнитного поля. Для передачи данных в рассмотрен- ных каналах телеметрии могут приме- няться стандартные протоколыModbus RTU и Modbus TCP. К недостаткам представленных ме- тодов следует отнести высокую пико- вую мощность канального сигнала (по- рядка 40–50 Вт), частичное рассеяние магнитного потока на металлокон- струкциях, особенно в системах цент- рального отопления, имеющих рамоч- ную геометрию, необходимость прове- дения тщательных предпроектных ис- следований металлоконструкций. Экспериментальная проверка методов и перспективы промышленного применения Как показали предварительные мар- кетинговые исследования, в настоящее время наиболее востребованы системы промышленной телеметрии по уже имеющимся металлическим конструк- циям на дистанциях 50 м и выше. Это, прежде всего, автоматизированные системы сбора данных со счётчиков теп- ло- и водоресурсов, от сигнализирую- щих датчиков аварийных ситуаций, например датчиковпротечкиводы, вжи- лых и производственных помещениях. Особый интерес представляет орга- низация каналов телеметрии «забой- устье» в буровых и нефтедобывающих установках, а также каналов сигнали- зации «забой-поверхность» для уголь- ных шахт. Поэтому основное внимание было уделено разработкам каналов пе- редачи информации с использованием имеющихся металлоконструкций имен- но в этих областях. В результате выполнения НИОКР, проведённого в рамках гранта (заявка № С1-37544, утверждена 01.03.2018), и многочисленных дополнительных ис- следований были получены следую- щие результаты. По ферромагнитному каналу Были проведены измерения коэффи- циента передачи сигнала на фрагмен- тах вертикального стояка труб цент- рального отопления различных зданий. В качестве приёмного и передающего элементов применялись катушки ин- дуктивности, содержащие по 50 витков и намотанные непосредственно на тру- бе. Измерения проводились на частоте 100 кГц. Аппроксимированный график зависимости коэффициента передачи от расстояния приведён на рис. 4. Из представленного графика можно сделать вывод, что распространение сигнала по ферромагнитному каналу определяется коэффициентом связи между катушками, который имеет до- статочно сложную зависимость от рас- стояния между ними. Аппроксимация полученных данных позволяет сделать следующий вывод: ● на дистанции порядка 4–5 м коэффи- циент связи падает обратно пропор- ционально расстоянию; ● на дистанциях свыше 5 м наблюда- ется плавный переход к обратной квадратичной зависимости от рас- стояния. Данный метод передачи применим для организации полудуплексных ка- налов телеметрии по стальным метал- локонструкциям на дистанции до 50 м. Для упрощения технологических про- цедур монтажа катушек возможно их изготовление по технологии гибких пе- чатных плат. По металлоконструкции как элементу магнитной рамочной антенны При экспериментальной проверке данного метода проводилось ёмкост- ное подключение передающего устрой- ства к подводящей и отводящей трубе системы центрального отопления, ко- торые вместе с радиатором отопления образовывали передающую магнит- ную рамочную антенну. Проводились измерения коэффици- ента передачи сигнала в открытом маг- нитном канале – излучающая рамоч- ная антенна – приёмная плоская ка- тушка на различных дистанциях. Результаты измерений представле- ны на графике – рис. 5. Из представленного графика видно, что коэффициент передачи спадает об- ратно пропорционально кубу расстоя- ния, что соответствует теории магни- тостатики [6]. Экспериментальная проверка под- твердила предположение об отсут- ствии значительных индустриальных помех в магнитном канале. Данный ме- тод может быть использован при реа- лизации систем передачи информации и дистанционного управления устрой- ствами, находящимися в помещении на расстоянии порядка 10 м от магнит- ной рамки или расположенными внут- ри нее. СТА 3/2023 38 www.cta.ru НОУ - ХАУ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 5 10 Коэффициент передачи Дистанция, м 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 5 10 15 20 30 Коэффициент передачи Дистанция, м Рис. 4. График зависимости коэффициента передачи от расстояния Рис. 5. График зависимости коэффициента передачи сигнала в открытом магнитном канале от расстояния