Hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai thác than hầm lò

Bài báo được thực hiện trên cơ sở thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai thác than hầm lò” thuộc đề án ''Đổi mới và hiệ

Hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai thác than hầm lò

A small mobile communication system for using in underground mines

TS Nguyễn Thế Truyện ThS Nguyễn Thế Vinh Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa

e-Mail: ntvcie@yahoo.com

Tóm tắt

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế thử

nghiệm và phương pháp nâng cao chất lượng, tính an

toàn cho hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ

khai thác than hầm lò Bài báo được thực hiện trên cơ

sở thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô

hình hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai

thác than hầm lò” thuộc đề án ''Đổi mới và hiện đại hoá

công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến

năm 2015, tầm nhìn năm 2025"

Từ khóa: An toàn tia lửa, máy thông tin thoại di động

không dây Wifi VOIP

Abstract

The paper presents a result of research, experimental

design and methods to improve a quality and stability

for a small mobile communication system which is

used in underground mines The paper was made by the

project: “Research, design and manufacture a small

mobile communication system for using in

underground mines” belong to the program:

“Innovation and technological modernization for

mining industry to 2015, vision to 2025”

Keywords: Intrinsic safety, Wifi VOIP mobile phone

Chữ viết tắt và ký hiệu

ADC

DAC

CPU

SIP

VINACOMIN

VOIP

WAP

Analog Digital Converter – Bộ biến đổi

tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

Digital Analog Converter– Bộ biến đổi

tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

Central Processing Unit - Đơn vị xử lí

trung tâm

Session Initiation Protocol

Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng

sản Việt Nam

Voice over Internet Protocol - Truyền

giọng nói trên giao thức IP

Wireless Access Point - Bộ truy cập

không dây

SNR Signal to Noise Ratio – Hệ số tín hiệu

trên nhiễu

1 Giới thiệu

Hiện nay VINACOMIN có khoảng 30 đơn vị thành

viên khai thác than hầm lò, nhưng các hệ thống thông

tin liên lạc trong hầm lò hầu như chưa được trang bị

hoặc được trang bị với số lượng ít và tất cả đều là các

máy thông tin liên lạc dạng điện thoại cố định treo

trong lò Vừa qua mới chỉ triển khai ứng dụng hệ thống

thoại trên cơ sở Leaky Feeder của nước ngoài tại các Công ty than Quang Hanh, Mạo Khê, và Khe Chàm Tháng 6-2013, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa (VIELINA) đã triển khai lắp đặt Hệ thống thông tin di động cho Công ty than Khe Chàm – Hệ thống này được nhập từ Viện Nghiên cứu than Đại Liên Trung Quốc Qua tìm hiểu các hệ thống đã được VINACOMIN sử dụng, chúng tôi thấy rằng các Hệ thống thông tin di động của nước ngoài khi ứng dụng ở Việt Nam có một số vấn đề hạn chế sau:

- Do đặc thù về môi trường, khí hậu của Việt Nam rất khác với các nước khác (độ ẩm cao, nhiều khí bụi nổ,

…) nên việc ứng dụng trực tiếp các sản phẩm của nước ngoài thường không đảm bảo yêu cầu về độ bền, độ ổn định,

- Giá thành của một hệ thống thông tin di động của nước ngoài rất đắt tiền và ta không làm chủ về công nghệ nên phải phụ thuộc rất nhiều vào nước ngoài Do

đó, vấn đề bảo hành, bảo trì cho các hệ thống thông tin nhập của nước ngoài phức tạp, mất nhiều thời gian và kinh phí

Với thực tế các mỏ khai thác than hầm lò của VINACOMIN ngày càng khai thác xuống sâu, để công tác điều hành sản xuất đạt hiệu quả cao các mỏ cần trang bị hệ thống thông tin di động dùng trong hầm lò, nên có thể nói nhu cầu về hệ thống này trong tương lai gần trong VINACOMIN là rất lớn Việc nghiên cứu, tiến tới làm chủ công nghệ chế tạo hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai thác than hầm lò nhằm chế tạo ra các hệ thống cung cấp cho các mỏ thay thế nhập khẩu để giảm nhập siêu, chống lạm phát theo chủ trương của Chính phủ là một nhiệm vụ cấp thiết Trước yêu cầu thực tế đó, VIELINA đã được giao chủ trì thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống thông tin di động dùng trong các mỏ khai thác than hầm lò” thuộc dự án số 1: "Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm về công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản” trong Đề án ''Đổi mới và hiện đại hoá công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn năm 2025" được phê duyệt theo Quyết định số 159/2008/QĐ-TTg ngày 04 tháng 12 năm 2008 của Thủ tướng Chính phủ Đề tài được thực hiện 24 tháng từ 01 /2012 đến 12/2013 Trong phần tiếp theo của bài báo được tổ chức như sau: mục 2 trình bày về Nghiên cứu thiết kế hệ thống Mục

3 trình bày về Phương pháp nâng cao chất lượng, tính

an toàn của hệ thống Cuối cùng, trong mục 4, trình bày các kết quả đạt được

2 Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống

2.1 Cơ sở thiết kế

Thông tin không dây trong hầm lò gặp rất nhiều khó

khăn về điều kiện môi trường thực sự khắc nghiệt Các

hệ thống truyền thông không dây nói chung, hệ thống

thông tin di động nói riêng sử dụng trên mặt đất không

thể áp dụng ngay trong hầm mỏ do sự suy giảm độ cao

của sóng vô tuyến trong tầng lớp than dưới đất, cũng như bên cạnh đó là sự hiện diện của các chất khí dễ cháy và môi trường độc hại [1], [2], [3]

H 1 Sơ đồ đường lò của: a) Công ty Than Khe Chàm; b) Thăng Long; c) Khe Tam; d) Cẩm Thành

Do đó, cơ sở có tính quyết định cho việc thiết kế thành

công hệ thống của đề tài là khảo sát kỹ hệ thống đường

lò khai thác than Việt Nam và đồng thời tham khảo,

giải mã công nghệ các hệ thống tương tự của nước

ngoài

2.1.1 Khảo sát hệ thống đường lò

Để thiết kế hệ thống nhóm thực hiện đề tài đã đi khảo

sát đường lò của 05 công ty và xí nghiệp sau:

+ Công ty TNHH MTV than Khe Chàm

-VINACOMIN

+ Công ty TNHH MTV than Thăng Long - Tổng công

ty Đông Bắc

+ Xí nghiệp than Khe Tam Công ty than Hạ Long

-VINACOMIN

+ Xí nghiệp than Cẩm Thanh Công ty than Hạ Long

-VINACOMIN

+ Xí nghiệp than Cao Thắng Công ty than Hòn Gai

-VINACOMIN

Hình 1 trình bày sơ đồ đường lò của công ty Than Khe

Chàm, Thăng Long, Khe Tam, và Cẩm Thành Trên cơ

sở khảo sát 05 hệ thống đường lò của các công ty và xí

nghiệp trên, chúng tôi nhận thấy đường lò của 05 công

ty, xí nghiệp trên nói riêng và hệ thống đường lò của

các mỏ than Việt Nam nói chung có những đặc điểm

sau:

- Có nhiều cửa lò, đường lò phân tán nhiều tầng, nhiều

lớp trên một diện rộng và có độ sâu từ +30 đến -225 so

với mực nước biển

- Tiết diện đường lò nhỏ, hướng thay đổi nhiều, nhiều

ngã ba ngã tư

- Môi trường khắc nghiệt do nhiệt độ, bụi, độ ẩm cao và

sự đe dọa luôn xuất hiện các loại khí độc và khí dễ gây

cháy nổ

Với điều kiện môi trường hầm lò Việt Nam có nhiều

đặc thù riêng so với các nước khác như: độ ẩm cao (có

nơi lên tới 100%), môi trường có nhiều khí bụi nổ, thì

việc chế tạo các sản phẩm mà không đưa được vào thực

tế sẽ không có cơ hội để hoàn thiện sản phẩm nên

chúng tôi xác định phải đưa được sản phẩm vào thực tế

Tuy nhiên do điều kiện thời gian, kinh phí có hạn nên

trong khoảng thời gian thực hiện đề tài chúng tôi không

có tham vọng chế tạo toàn bộ các phần tử của hệ thống

mà chỉ lựa chọn chế tạo một số phần tử chính còn một

vài phần tử khác sẽ kế thừa kết quả đã có trong và

ngoài nước rồi hầm lò hóa để có thể đưa vào thử

nghiệm được trong mỏ hầm lò Việt Nam

2.1.2 Khảo sát một số hệ thống của nước ngoài

Để thiết kế hệ thống của đề tài, ngoài việc khảo sát

đường lò khai thác than, nhóm đề tài còn hợp tác với

các nhà chế tạo hệ thống về lĩnh vực này của các nước

như Úc, Trung Quốc để tham khảo các thiết kệ thống

hiện đại của họ Các sản phẩm về hệ thống của các

nước này đã được thương mại hóa Một số ứng dụng

truyền thông không dây, thông tin di động đang được

áp dụng trong các hầm lò khai thác than thế giới như:

- Hệ thống thứ nhất: Hệ thống thông tin di động được

xây dựng trên cơ sở công nghệ Leaky Feeder Leaky

Feeder về bản chất là một loại cáp dẫn sóng (cấu tạo

như cáp đồng trục) nhưng có phần bọc kim bên ngoài

thưa hơn nên "sóng" có thể "rò rỉ" bức xạ, thoát ra ngoài được nên vừa dẫn tín hiệu đi theo cáp đến các vùng cần phủ sóng vừa có tác dụng như một anten thu phát để hoạt động với các thiết bị thu phát RF (bộ đàm, modem vô tuyến, thiết bị điều khiển ) Vì rò rỉ tín hiệu, nên bộ khuếch đại đường dây (Line Amplifiers –

LA, xem hình 2) bắt buộc phải được cài xen vào, thông thường là 350-500 mét thì cần lắp đặt bộ LA (trong hình 2 là bộ FLA, F là chữ viết tắt của tên hãng sản xuất), để tăng cường tín hiệu lên đến mức chấp nhận được Hệ thống thông tin dạng này đã được các nước Nhật, Úc, Ba Lan, Trung Quốc, chế tạo Thực chất, đây là kỹ thuật Semi-wireless Communication Hình 2 minh họa cấu trúc của hệ thống truyền thông Leaky Feeder Hiện nay, hệ thống thoại trên cơ sở công nghệ Leaky Feeder đang được lắp tại Công ty than Quang Hanh, Mạo Khê, và Khe Chàm

H 2 Cấu trúc hệ thống truyền thông trên cơ sở Leaky Feeder [5]

- Hệ thống thứ hai: Hệ thống di động không dây được

xây dựng trên cơ sở công nghệ Over Internet Protocol Một ví dụ điển hình là hệ thống truyền thông không dây trong hầm lò của Úc (tên hệ thống là: ImPact digital system) - được kiểm định và cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn an toàn trong hầm lò từ năm 2010 và hiện đang được sử dụng tại một số hầm lò trên thế giới

H 3 Hệ thống truyền thông không dây trong hầm lò của Mine Site Technologies (Úc) [6]

Đây là hệ thống có công nghệ tiên tiến và rất thích hợp

cho việc xây dựng hệ thống thông tin tích hợp đa dịch

vụ dùng cho Hệ thống điều hành, quản lý tập trung

nhằm tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất trong hầm

lò

2.2 Thiết kế hệ thống và các thiết bị cho đề tài

2.2.1 Thiết kế hệ thống

Trên cơ sở những phân tích các đường lò khai thác

than, so sánh tìm hiểu phân tích giải mã công nghệ các

hệ thống khác nhau trên thế giới, chúng tôi quyết định

chọn giải pháp công nghệ Over Internet Protocol, tương

tự hệ thông tin ImPact digital system của hãng

MineSite Technologies – Úc vì:

(1) Đây là xu thế phát triển của công nghệ, cho phép

xây dựng hệ thống thông tin ở mức hiện đại với khả

năng kết nối, tích hợp tất cả các loại thiết bị dưới hầm

lò trong tương lai Trước mắt trong khuôn khổ của đề

tài, thiết bị kết nối mới chỉ là máy điện thoại để tạo ra

Bộ truy

cập

không

dây

Wi-Fi IP Phone

Cáp quang

Wi-Fi IP Phone

Wi-Fi IP Phone

Wi-Fi IP Phone

Wi-Fi IP Phone

Dưới hầm lò

TRUNG TÂM ĐIỀU PHỐI

THÔNG TIN

PSTN NETWORK

Trên mặt bằng

Cáp quang

Bộ truy

cập

không

dây

Bộ nguồn

cung cấp

phòng nổ

H 4 Sơ đồ Hệ thống thông tin di động dùng trong các

mỏ khai thác than hầm lò của Đề tài

hệ thống thông tin di động Trong tương lai, mạng

thông tin mà đề tài xây dựng sẽ là nền tảng để phát

triển rất nhiều các ứng dụng khác (Hệ thống Leaky

Feeder khó khăn hơn trong việc phát triển các ứng dụng

này) như hệ thống giám sát bằng camera, hệ thống quản

lý/tìm kiếm người (Tracking System), hệ thống giám

sát khí mê tan, hệ thống giám sát các máy bơm, quạt

thông gió và các băng tải hay các phương tiện vận tải

Tức là cuối cùng chúng ta sẽ xây dựng được hệ thống

điều hành sản xuất tập trung, tự động cho các mỏ nhằm

hiện đại hóa công nghiệp khai khoáng theo định hướng chung của chương trình

(2) Giá thành sản phẩm theo công nghệ này sẽ ngày một rẻ hơn so với công nghệ cũ là Leaky Feeder Với sự lựa chọn công nghệ IP, chúng tôi đưa ra thiết kế tổng thể cho hệ thống thông tin di động dùng trong mỏ than hầm lò của đề tài như hình 4

Hệ thống bao gồm các thành phần chính:

- Trung tâm điều phối thông tin

- Bộ truy cập không dây (bao gồm Network Switch, Wireless Access Point)

- Điện thoại di động VOIP dùng trong hầm lò tương thích IEEE 802.11b/g (Wi-Fi), sử dụng Session Initiation Protocol (SIP) cho cả cuộc gọi thoại và tin nhắn văn bản Điện thoại di động VOIP của đề tài thiết

kế, chế tạo trên cơ sở chipset chuyên dụng

- Nguồn cung cấp cho Bộ truy cập không dây và Trung tâm điều phối thông tin, bộ nạp pin cho các máy điện thoại di động VOIP

Như vậy, đề tài tạo ra hệ thống thông tin di động trong hầm lò có cấu trúc về kết nối truyền thông hỗn hợp như sau: Từ Trung tâm điều phối thông tin tới các bộ truy cập không dây truyền thông bằng cáp quang loại chống cháy nổ Từ các bộ truy cập không dây tới điện thoại di động VOIP dùng kết nối vô tuyến (không dây) Trong các thành phần của hệ thống này, chúng tôi thực hiện nghiên cứu thiết kế chế tạo cụ thể như sau

2.2.2 Nghiên cứu, xây dựng phần mềm trung tâm điều phối thông tin

Hình 5, hình 6 trình bày hai trong các giao diện của Trung tâm điều phối thông tin của đề tài

H 5 Giao diện quản lý các máy điện thoại của Đề tài

H 6 Giao diện quản lý trung kế của Đề tài

- Trung tâm điều phối thông tin được xây dựng trên cơ

sở phần mềm mã nguồn mở Asterick cài đặt trên máy tính công nghiệp, với tính năng như sau

+ Có khả năng quản lý được ít nhất 16 máy điện thoại

di động (không dây) loại VOIP

+ Phần kết nối xuống hầm lò đảm bảo tiêu chuẩn TCVN-7079

+ Kết nối được 01 đường trung kế vào hệ thống điện

thoại công cộng PSTN

2.2.3 Nghiên cứu thiết kế chế tạo điện thoại di động

VOIP

Sơ đồ khối và bảng mạch in điện thoại của đề tài như

hình 7 Cấu trúc phần cứng của điện thoại di động

VOIP của đề tài được chia thành các module bao gồm

module giao diện người sử dụng HMI (gồm màn hình

hiển thị LCD và bàn phím), module CPU (bao gồm vi

điều khiển; bộ nhớ Flash; SRAM; các khối chức năng

logic; IC thời gian thực; USB;…), module xử lý âm

thanh, module nguồn cung cấp cho điện thoại với mạch

an toàn tia lửa để phù hợp với điều kiện sử dụng trong hầm lò

Để thực hiện được các chức năng của điện thoại VOIP

bộ CPU phải là loại hiệu năng cao, xung nhịp cỡ 100MHz trở lên, bộ nhớ dữ liệu RAM khoảng 120MB trở lên và bộ nhớ chương trình 120MB trở lên Trên cơ

sở đó, nhóm thực hiện lựa chọn vi điều khiển S3C6410

vì tính năng ưu việt và đặc biệt tiêu thụ năng lượng thấp Nhờ có các thành phần tích hợp sẵn nên S3C6410

sẽ giúp giảm giá thành và loại bỏ sự cần thiết phải bổ sung một số các thiết bị bên ngoài

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1 1

2

2 1

1

2

10 9 8 7 6 5 4 3

2

1 3

7

9 8 6

11

1 1 1

1

1

21

25

3

2 2

1

1

2 1

1 3 5

1

1 2

1

1

1

1 2

1

1

1

2 2

2 1

33

1 2

1 2

1 2

1

1

1

1

1

2 1

1 1

1

Bảng mạch điện thoại hoàn chỉnh

H 7 Sơ đồ khối và bảng mạch in điện thoại của Đề tài

Các đặc điểm của điện thoại của đề tài là:

+ Tương thích IEEE 802.11b/g (Wi-Fi), sử dụng

Session Initiation Protocol (SIP) cho cả cuộc gọi thoại

và tin nhắn văn bản

+ Độ nhạy thu tín hiệu cao

+ Thiết kế với các linh kiện hiện đại tiêu hao công suất

thấp

+ Nhỏ gọn, dễ vận hành sử dụng

+ Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn TCVN-7079

+ Đảm bảo chất lượng điện thoại di động IP theo tiêu

chuẩn SIP 2.0

+ Hoạt động bằng pin cho 01 ca làm việc, có khả năng

nạp lại

+ Được kiểm định bởi cơ quan chức năng

2.2.4 Nghiên cứu thiết kế tích hợp bộ truy cập không

dây

Với bộ truy cập không dây (bao gồm Network Switch,

Wireless Access Point), đề tài chế tạo theo phương án

tích hợp và hầm lò hóa Theo quan điểm đó, chúng tôi

sử dụng các thiết bị có sẵn trên thị trường (loại không

dùng được trong hầm lò) sau đó nghiên cứu chế tạo các

module an toàn tia lửa và thực hiện hầm lò hóa thiết bị

đảm bảo tiêu chuẩn TCVN-7079 để dùng trong hầm lò

có khí bụi nổ Sơ đồ khối Bộ truy cập không dây được

trình bày trong hình 8

Các đặc điểm của bộ truy cập không dây:

+ Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn TCVN-7079

+ Cự ly liên lạc trong lò 100 m (tầm nhìn thẳng)

+ Ăng ten độ lợi cao + Được kiểm định bởi cơ quan chức năng

Cáp quang

Module nguồn an toàn tia lửa

Module truy cập không dây

Anten

Vỏ được chế tạo an toàn hầm lò

Cáp điện cấp nguồn

H 8 Bộ truy cập không dây của đề tài

2.2.5 Chế tạo bộ nguồn phòng nổ

Đối với bộ nguồn cung cấp cho bộ truy cập không dây thì chúng tôi kế thừa kết quả có sẵn từ dự án KC03.DA02 của VIENILA Hình 9 trình bày hình ảnh

bộ nguồn phòng nổ của đề tài

H 9 Bộ nguồn phòng nổ của Đề tài

3 Nâng cao chất lượng và tính an toàn

cho hệ thống

Để đưa được một sản phẩm bất kỳ vào ứng dụng trong

khai thác than hầm lò thì ngoài việc nâng cao chất

lượng của hệ thống, mà một trong những phương pháp

hiệu quả nhất là áp dụng các thuật toán khử nhiễu thì

cần đảm bảo tuyệt đối các yêu cầu về an toàn theo quy

định trong [4] TCVN 7079: 2002 (0,1,2,5,6,7,11):

“Thiết bị điện dùng trong mỏ hầm lò” Các vấn đề

nhóm thực hiện đề tài áp dụng các phương pháp cho

việc nâng cao tính an toàn của hệ thống và để nâng cao

chất lượng âm thanh nhóm đề tài đã tiếp cận sử dụng

bộ lọc thích nghi trên cơ sở thuật toán LMS truyền

thống [8]

3.1 Khử tiếng ồn bằng bộ lọc thích nghi

Dưới hầm lò, các thiết bị máy móc hoạt động gây ra

tiếng ồn làm ảnh hưởng đến chất lượng đàm thoại

Theo khảo sát, phổ của tiếng ồn bao trùm phổ của tiếng

nói, do đó một phương pháp hiệu quả để khử tiếng ồn

là sử dụng bộ lọc thích nghi [7-12] Qua các kết quả mô

phỏng cho thấy sử dụng bộ lọc thích nghi trên cơ sở

thuật toán LMS với kích thước bước đề xuất như trong

(1) có tính ưu việt hơn thuật toán LMS cũng như

NLMS truyền thống (xem hình 10 và bảng 1) cụ thể đã

cải thiện tốc độ hội tụ và nâng cao được hệ số SNR

theo đó chất lượng xử lý nhiễu trong tín hiệu âm thanh

tốt hơn Với những kết quả mô phỏng đó, trong thời

gian tới, nhóm đề tài nghiên cứu để “kỹ thuật hóa”

thuật toán trong sản phẩm của đề tài

2

1

k

k

k

j k k j k

x

j k k j k

k

x

j k k j k

x

b j e j a e j

P L

b j e j a e j

if

P L

b j e j a e j

if

P L



































x

x

x

(1)

trong đó:

1

2

0

M

k

k

e

-=

å là ước lượng của hàm giá;

Pxk là ước lượng công suất của nhiễu;

 ,  là các hệ số dương;

aj, bj là các hệ số lọc thông thấp được thiết kế với tần số cắt 4 kHz (tần số lớn nhất của người)

N là số mẫu sử dụng để tính ước lượng hàm giá;

L là bậc của bộ lọc

Phương án mô phỏng 1: nhiễu tạo bởi nhiễu ngẫu nhiên Tín hiệu mong muốn được tạo bởi tín hiệu hình sin có tần số nằm trong dải âm tần Trong mô phỏng, đề xuất (1) với các thông số L=4; N=10; a0=a1=…=a9=0.1;

b0=b1=…=b9=0.1; α=5.10-3, β=5.10-3, µmax=0.15; µmin = 8*10-3 được so sánh với thuật toán LMS truyền thống với kích thước bước 0.01 và NLMS với kích thước

2

NLMS

x

m m

b

= + , trong đó µ=0.01 và =0.2. Hình 10 cho thấy tốc độ hội tụ của thuật toán với kích thước bước (1) nhanh hơn so với LMS và NLMS Phương án mô phỏng 2: nhiễu được tạo bởi tổng của các tín hiệu hình sin có tần số trong dải âm tần từ 20Hz đến 20kHz Tín hiệu âm thanh được lấy từ http://www.voiptroubleshooter.com/open_speech/ameri can/OSR_us_000_0010_8k.wav Tín hiệu nhiễu được cộng với tín hiệu âm thanh trong tệp OSR_us_000_0010_8k.wav Trong mô phỏng, đề xuất (1) được so sánh với thuật toán LMS truyền thống với kích thước bước 0.01 và NLMS với µ=0.01,=0.2 Trong các lần mô phỏng thì bộ trọng số được khởi tạo ngẫu nhiên

Bảng 1 Hệ số SNR (dB) của các lần mô phỏng SNR trước

khử nhiễu Thuật toán vớikích thước đề

xuất (1)

 

1

k

k

k

x











NLMS

LMS

H 10 So sánh tốc độ hội tụ giữa thuật toán LMS, NLMS

truyền thống và thuật toán với kích thước bước đề xuất (1)

3.2 Phương pháp nâng cao tính an toàn cho hệ

thống

- Nguồn điện: dùng bộ biến đổi nguồn DC/DC cách ly

điện để tạo thành một rào chắn (thứ nhất) cho an toàn

tia lửa điện

- Rào chắn đi-ốt zener: Kết hợp bộ 3 đi-ốt zener để tạo

thành rào chắn (thứ hai) cho an toàn tia lửa điện Việc

thiết kế kết hợp hai hàng rào chắn an toàn tia lửa (cách

ly và bộ 3 đi-ốt zener) đảm bảo cho các thiết bị của hệ

thống càng trở nên tin cậy trong môi trường hầm lò

- Đường trục truyền thông chính sử dụng cáp quang để

khắc phục các nhược điểm của cáp điện về mặt an toàn

tia lửa, khi cáp quang bị đứt thì chắc chắn sẽ không

phát sinh tia lửa và ngoài ra cáp quang cũng sẽ đảm bảo

cho hệ thống hoạt động ổn định hơn, chống sét tốt hơn

cáp điện Khi có sự cố đứt cáp quang thì việc khoanh

vùng khu vực đứt cáp dễ hơn cáp điện do đó sẽ thuận

tiện cho công tác khắc phục sự cố

- Các bảng mạch điện tử khối an toàn tia lửa được thiết

kế đảm bảo: các đường mạch, linh kiên khu vực an toàn

tia lửa và các đường mạch, linh kiện khu vực không an

toàn tia lửa cần được tách biệt và đảm bảo khoảng

cách Khoảng cách giữa các đường mạch tối thiểu là

3mm, khoảng cách ngắn nhất từ đường mạch tới vỏ

thiết bị là 6mm

- Vỏ các thiết bị của hệ thống phải đảm bảo kín, an

toàn:

+ Vỏ của bộ truy cập không dây được thiết kế chế tạo

bằng thép Inox dầy 1.2 mm, được chế tạo đảm bảo cấp

bảo vệ IP54, để làm kín có sử dụng các gioăng (đệm)

cao su dày 1.5mm tại các vị trí sau: mối ghép giữa nắp

đậy phía trên và thân vỏ phía dưới, mối ghép của ăng

ten, mối ghép của cổ cáp nguồn, cổ cáp truyền thông

+ Vỏ của bộ nguồn phòng nổ được chế tạo bằng vật

liệu thép đúc công nghiệp có độ cứng và đàn hồi cao

Toàn bộ thành vỏ bằng thép đúc, có độ dầy 8mm Các

bề mặt tiếp xúc của vỏ đều được phay phẳng và tối

thiểu đạt được tiêu chuẩn ∆=7

4 Kết luận

Sau hơn một năm thực hiện, nhóm đề tài đã đạt được

các kết quả sau:

- Xây dựng được sơ đồ hệ thống

- Xây dựng được Trung tâm điều phối thông tin

- Chế tạo tích hợp được 02 bộ truy cập không dây

- Chế tạo 02 bộ nguồn phòng nổ

- Thiết kế xong điện thoại, hiện nay ài đang đặt chế tạo

khuôn làm vỏ cho các điện thoại

- Chuẩn bị hồ sơ và đưa thiết bị của hệ thống đi kiểm

định Sau đó, đề tài sẽ kết hợp với Công ty Than Khe

Chàm thử nghiệm và đánh giá hệ thống

Để thực hiện được kết quả nghiên cứu này, chúng tôi

xin trân trọng cảm ơn Bộ Công thương, Viện Nghiên

cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã tạo điều kiện cho phép chúng tôi thực hiện đề tài

Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Thế Truyện, “Nghiên cứu hoàn thiện công

nghệ chế tạo hệ thống SCADA phục vụ an toàn lao động trong khai thác hầm lò”; VIELINA, Báo cáo tổng

kết dự án KC03.DA02, 2010

[2] Nguyễn Thế Truyện, “Nghiên cứu chế tạo hệ thống

giám sát người lao động trong hầm lò”; VIELINA, Báo

cáo tổng kết đề tài cấp bộ 2010

[3] Nguyễn Xuân Quỳnh, “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo

hệ SCADA phục vụ an toàn lao động trong ngành khai thác hầm lò”; VIELINA, Báo cáo tổng kết KHKT đề

tài KC.03.04 2004

[4] Bộ TCVN 7079: (0,1,2,5,6,7,11), “Thiết bị điện

dùng trong mỏ hầm lò”, 2002.

[5] http://www.mineradio.com/solutions/flexcom [6] http://minesite.net/applications/one-network/

[7] Ravikanth N., Sanket Dessai, “Design and

Development of Noise Cancellation System for Android Mobile Phones”, Volume 11, Issue 1, Apr 2012.

[8] Widrow, B., and Stearns., S D “Adaptive Signal

Processing” Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall,

1985

[9] Monteith, D “Active Noise cancellation comes to

mobile phone”, 6th Dec 2011.

[10] Raja, A.Shanmugam, “Performance analysis of

adaptive algorithms for noise cancellation in speech processing”, Journal of Theoretical and Applied

Information Technology 20th February 2013

[11] J.P Joonwan Kim, J Lee, S Kim, C Lee,

“Performance analysis of adaptive noise canceller

in real-time automobile environments”, 39th South

eastern Symposium on System Theory, Mercer University, March 2007

[12] Akash Kashyap And Mayank Prasad, “Audio

Noise Cancellation Using Wiener Filter Based LMS Algorithm Using Labview”, International Journal Of

Emerging Technology And Advanced Engineering, Volume 3, Issue 3, March 2013

TS Nguyễn Thế Truyện, công tác tại Viện Nghiên

cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa Hướng nghiên cứu: xử lí tín hiệu; xử lí tiếng nói; truyền thông công nghiệp; truyền thông không dây trong môi trường mỏ hầm lò

ThS Nguyễn Thế Vinh, nhận bằng

Thạc sỹ năm 2007 tại ĐHBK Hà Nội Hiện đang công tác tại VIELINA Hướng nghiên cứu: xử lí tín hiệu; truyền thông công nghiệp