PT99789A - Sistema de comunicacoes com base radio e unidades de antena de banda larga - Google Patents

Description

CAMPO DA INVENÇÃO: A presente invenção refere-se a um sistema de comunicações com base rádio. Mais particularmente, esta invenção refere-se a um sistema de comunicações com base rádio para uso numa mina subterrânea ou ambiente fechado semelhante.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Apesar de recentes avanços rápidos na tecnologia de comunicação, as comunicações em minas sub terrâneas têm permanecido relativamente imperfeitas e simples. Em vista do meio ambiente e dos possveis perigos, há uma forte procura para um sistema de comunicações satis fatório, mas mesmo assim as comunicações em minas estão actualmente longe de ser adequadas. Vários sistemas de comunicações têm sido propostos, baseados na comunicação rádio. Contudo, particularemnte onde a mina é aberta num corpo de minério condutor, não há razoável propagação de ondas electromagné ticas através do corpo de minério, e por isso a unica propagação que pode ser utilizada é ao longo de túneis individuais, etc. Assim, a propagação de ondas rádio é comple tamente diferente do funcionamento â superfície. Tem sido usado em minas equipamento rádio VHF, mas no melhor dos casos só se pode obter um elemento de algumas centenas de metros. Se a potência transmitida é aumentada, isso não tem muito efeito sobre o alcance. Além disso, tem de se ter presente que, em muitas minas, a potência transmitida é severamente limitada. Por exemplo, por causa do possível perigo de acidentalmente fazer deflagrar detonadores, em muitas minas a potência transmitida é limitada a um watt.

Se são usadas frequências de transmissão mais altas, por exemplo na faixa de UHF, isso pode dar alcance melhorado, mas inteiramente numa base de 1inha-de-vista. Qualquer canto ou mesmo uma ligeira curva no túnel torna-se uma completa barreira â transmissão.

As frequências muito baixas, da ordem de algumas centenas de KHz, é possivel obter uma forma de comunicação rádio, mas esta forma de transmissão tem algumas limitações serias para sistemas de comunicação pessoal, por causa do tamanho da antena portátil requerida e da limitada largura de banda disponível.

Por conseguinte, amasolução que foi desenvolvida para estes problemas de transmissão é o uso dos chamados "alimentadores com dispersão". Um "alimentador com dispersão" é um tipo especial de cabo coaxial que tem a propriedade de transportar um sinal rádio a uma distância considerável, mas permitindo ao mesmo tempo que uma certa quantidade do sinal se disperse ao longo do seu comprimento, de modo a proporcionar comunicação com recp tores de rádio que estejam na proximidade. Aqui, a proximi dade relevante é a secção transversal do túnel pelo qual passa o cabo. Assim, a distância a que o alimentador com dis persão tem de transmitir nunca é mais do que a largura ou diâmetro do túnel. Deve também ter-se em atenção que a referencia a "dispersão" se destina a abranger não só a transmissão a partir do cabo, mas também a recepção pelo ca bo, de um sinal proveniente de um transmissor adjacente. 0 alimentador com dispersão pode então ser ligado a uma estação de base convencional que actua como sendo o receptor/transmissor principal. 0 principio do alimentador-com-dispersão está bem adequadp para utilização na faixa normal de VHF. Na presente memória de£ critiva, e bem assim nas reivindicações, o termo "alimentador com dispersão" indica um cabo coaxial que tem uma bliin dagem condutiva exterior, sendo esta provida de aberturas ou imperfeições tais que o alimentador com dispersão ê capaz não só de receber sinais, mas também de transmitir sinais, respectivamente de e para a proximidade imediata de um cabo As aberturas poderiam ser proporcionadas por uma blindagem de trança aberta ou de enrolamento em espiral.

Os alimentadores com dispersão têm algumas limitações. Pela sua própria natureza, se devem ser cobertas maiores áreas, o sinal transmitido ao longo deles tem de ser reforçado ou amplificado regularmente.

Em sistemas correntes de alimentador-com-dispersão, são inseridos amplificadores em-linha no cabo alimentador com dispersão, a intervalos apropriados, com a potência a ser fornecida através do proprio alimentador com dispersão.

Os amplificadores podem então ser espaçados relativamente perto uns dos outros, por ex., na ordem de algumas centenas de metros, de modo que possa ser mantida uma intensidade de sinal relativamente uniforme na totalidade de uma instalação extensa. ir-

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Isto permite, por sua vez, um abrandamento quanto âs caracteristicas do cabo alimentador com dispersão, podendo ser tolerados rendimentos relativamente baixos. Permite também que o sinal original injec-tado no alimentador com dispersão seja de um nível baixo, satisfazendo as normas relevantes de segurança em minas. Têm sido desenvolvidos vários ti pos de cabo alimentador-com-dispersão. Um projecto consistia num cabo coaxial convencional, com partes da bainha externa retiradas. Configurações mais recentes têm uma bai nha externa especialmente configurada que apenas cobre parte do exterior, de modo a proporcionar uma quantidade controla da de dispersão ao longo do seu comportamento.

Ora, como qualquer sistema de co municação rádio requer usualmente comunicação a duas-vias, levanta-se o problema de proporcionar amplificação de duas-vias dos sinais que se deslocam nos dois sentidos ao longo do alimentador com dispersão. Têm sido desenvolvidas variadas técnicas para tratar deste problema. Numa delas, o sistema é essencialmente configurado num circulo completo do maneira que todos os sinais estão sempre a deslocar-se no mesmo sentido em volta do circuito, e os sinais chegam afinal âs suas localizações desejadas. Esta técnica evita o problema de ter sinais a deslocarem-se em dois sentidos.

Outra técnica que tem sido usada é transmitir os dois sinais ao longo do alimentador com dis persão a frequências muito distintamente separadas. Assim, num chamado sistema FD4, a frequência do sinal é dividida por quatro numa extremidade do alimentador com dispersão e transmitida de volta ao longo do mesmo.

Na outra extemidade, o sinal é multiplicado por quatro antes de ser transmitido de volta. Este processo que há um factor de quantro entre as frequências dos sinais que se deslocam em sentidos diferentes. E então uma questão relativamente simples proporcionar amplificadores em-linha para sinais que se deslocam nos dois sentidos, tendo os amplificadores filtros apropria dos para assegurar que sô amplificam o sinal desejado. Esse sistema tem sido instalado numa variedade de localizações com razoável sucesso.

Um inconveniente fundamental e limitação a todos estes sistemas ê que proporcionam essencialmente um canal de comunicações, por ex., uma unica frequência em cada sentido. Embora tenham sido feitas sugestões de que se pode vir a dispor de uma larga gama de instalações e acessórios normais para transmissão de dados, e de que o sistema pode ser ampliado para além da superfície da mina, estes sistemas oferecem fundamentalmente um desempenho extremamente restrito. Tal facto resultou, talvez pelo menos em parte, da pratica de rádio para instalações de superfície em espaço livre.

Existem aí, geralmente, regulamentos rigorosos e detalhados referentes a quais as frequên cias que se pode utilizar para radiocomunicação, e na maioria dos países e ambientes há forte competição para usar as frequências disponíveis.

SUMARIO DA PRESENTE INVENÇÃO

Por consequência, presentemente, os sistemas de radiocomunicações de minas são simples e extremamente restritos, em comparação com os sistemas de comunicações de superfície. No melhor dos casos, proporcio nam um numero muito pequeno de canais de voz.

Com o uso crescente de vários equipamentos electrónicos , incluindo vários equipamentos de centralização e controlo de dados, está a tornar-se cada vez mais desejável providenciar um sistema de comunicações de base larga. Preferivelmente, esse sistema de comunicações deverá proporcionar um grande numero de canais de voz, de modo a possibilitar comunicação virtualmente sem restrições dentro da mina e instalações de superfície, muito de maneira como é facultado por um sistema de telefónico convencional. Além disso, um tal sistema possbilita de modo desejável, que sinais de vídeo, dados e controlo sejam prontamente transmitidos a toda a parte de uma mina e a unidades de controlo principais num terminal de topo do sistema ou noutros locais dentro da mina.

Nesta conformidade, de acordo com um aspecto de presente invenção, é proporcionado um sistema de comunicações que compreende: um sistema de distribuição de banda larga não radiante para sinais modulados; um meio de antena de banda larga para transmissão e recepção de sinais modulados; e meios para estabelecer uma ligação entre o meio de antena e o sistema de distribuição, e para manter níveis de sinal desejados em todo o sistema de comunicações. -9-

0 sistema de distribuição poderia compreender um cabo coaxial convencional como usado para sistemas de televisão por cabo. Alternativamente, poderias compreender fibras ópticas ou qualquer outro meio de transmissão não radiante de banda larga adequado. 0 meio de antena poderia compreender antenas discretas ou segmentos alimentadores com dispersão. Estes segmentos alimentadores com dispersão poderiam ser ligados por unidades de interface separadas ao sistema de distribuição, ou poderiam ser ligados directa-mente ao sistema de distribuição, ou então ser integrais com o sistema de distribuição. Neste último caso, o meio que permite a ligação compreende, de preferência, unidades distribuídas por todo o sistema, que mantêm níveis de sinal desejados, e, no caso de ser necessário, efectuam translação de frequência.

Preferivelmente, o sistema de cabo de banda larga não radiante compreende: uma unidade ter minai de topo, para receber sinais num primeiro espectro de banda larga, e transmitir sinais num segundo espectro de banda larga, sendo o primeiro e segundo espectros de banda larga suficientemente espaçados um do outro para permitir amplificação separada dos mesmos, com o sistema de transmis^ são de banda ligada ao terminal de topo; uma pluralidade de meios amplificadores situados na rede de cabos de transmis^ são de banda larga, numa pluralidade de localizações corres pondentes, sendo cada meio amplificador capaz de amplificar o primeiro espectro de banda larga numa direcção e amplificar o segundo espectro de banda larga na outra direcção, pelo que uma pluralidade de canais separados pode ser transmitida nas duas direcções da rede de cabos de transmissão.

Preferivelmente, o sistema de di£ tribuição de banda larga compreende um cabo de linha principal e cabos de ramais, que não têm dispersãorsignificati va. Esses cabos são projactados e configurados para minimizar dispersão e perdas.

Preferivelmente, o meio de antena de banda larga compreende uma pluralidade de segmentos alimentadores com dispersão. Mais preferivelmente, compre ende um ou mais cabos de linha principal alimentadores com dispersão instalados em galerias principais, e cabos de ramais alimentadores com dispersão instalados em galerias laterais. 0 comprimento total dos segmentos alimentadores com dispersão é limitado pelas perdas admissíveis no cabo, perdas de potência para ramais, perdas em acoplamento de ligação e desligação de cabo alimentador co. dispersão, sensibilidade dos receptores para operação aceitável de um dado serviço, e niveis de potência admissíveis nos transmissores para os serviços. De preferência a topologia de linhas principais e de ramais é seleccionada para reduzir a variação do nível de sinal entre as diferen tes áreas do sistema de galerias, assim como providenciar níveis de sinal adequados em todas as áreas. 0 meio de interface entre os dois sistemas de cabos, nomeadamente os alimentadores com disper são radiantes de espectro largo da antena e o sistema de distribuição não-radiante de banda larga, é de preferencia proporcionado por um meio deinterface ou uma unidade de translação de antena distribuída. Esta unidade consiste, de preferência, num certo número de dispositivos de interface que facultam vários serviços que usam os sistemas de cabos para comunicar. Estes dispositivos são adaptados ao tipo de transmissão de sinais requerido para fornecer sinais compatíveis com a transmissão das informações do serviço pelos dois sistemas de cabos diferentes. Muitos dos sinais requeridos para o sistema de distribuição por cabo não--radiante de banda larga são rigidamente definidos por convenção de industria quanto a frequências admissíveis e níveis requeridos. Como este sistema é um sistema autóno mo, poderiam ser usadas outras frequências e outros níveis mas há significativas vantagens em aceitar as normas de industria, pois isso permite ligação directa a uma variedade de equipamentos. Os sinais requeridos para o sistema . Os sinais requeridos para o sistema de antenas radiar^ tes de espectro largo são largamente ditados pela grande variação de intensidades de sinal encontradas em qualquer enlace de comunicações móveis com enlace por rádio; e pelas variações de propagação de sinais no que respeita a frequência para sinais no sistema de antenas distribuídas e nos limites dos túneis duma mina. 0 translator ou tradutor de antena distribuída ou DAT, tem assim de racionalizar ou transladar ou traduzir níveis de sinal e bandas de frequência para serviços que abrangem desde transmissões tipo FM de banda estreita até transmissões tipo AM de banda larga, entre os dois ambientes. As limitações impostas ao comprimento admissível e perdas associadas para a rede de antenas radiantes de espectro largo permitem a transmissão bem sucedida de sinais de largura de banda larga, tais como serviços de vídeo, pois garantem níveis de sinal adequados para bom desempenho de serviço. 0 uso de sistema de cabos não-radiantes de banda larga para ligar estes serviços radiantes, de área limitada é critico, caso se tenha de providenciar serviços de largura de banda larga para abranger grandes áreas. /'

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Um importante conceito incorporado na presente invenção é o uso de um espectro de banda larga, independentemente dos usuais limitações regulamentares e outras. Como tal, a invenção pode ser empregada em qualquer ambiente fechado que impeça significativa dispersão de radiofrequência (RF). As aplocações incluem uso subaquático e uso em grandes edifícios.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DOS DESENHOS

Para uma melhor compreensão da presente invenção e mostrar com mais clareza como pode ser levada a efeito, faremos agora referência, a titulo de exem pio, aos desenhos anexos, nos quais:

Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de comunicações de acordo com a presente invenção;

Figura 2a é uma vista esquemática de uma rede telefónica fixa incorporada no sistema de comunicações da presente invenção;

Figura 2b é uma representação gráfica de transferência de sinal na rede telefónica da Figura 2a;

Figura 3a é uma vista esquemática duma rede móvel de comunicações de voz;

Figura 3b é uma representação gráfica de transferência de sinal na rede rádio de voz da Figura 3a;

Figura 4a ê uma vista esquemática duma rede fixa de monitorização vídeo incorporada no sistema de comunicações da presente invenção;

Figura 4b é uma representação gráfica de transferência de sinal na rede da Figura 4a;

Figura 5a é uma vista esquemática de uma rede para controlo fixo e aquisição de dados, incorporada no sistema de transmissão da presente invenção;

Figura 5b ê uma representação grafica da transferência de sinal na rede da Figura 5a.

Figuras 6a; b; 7a, b; 8a, b, mostram as respectivas vistas esquemáticas e representação gráfica para a transferência de sinal, para uma rede de registo cronológico de dados de vagoneta de escavação móvel, uma rede de controlo de vagoneta de escavação móvel e uma rede vídeo de vagoneta de escavação móvel, respectivamente;

Figura 9 é um diagrama de blocos esquemático do sistema de comunicações da presente invenção, mostrando em detalhe uma unidade de antena distribuída;

Figura 10 é uma tabela que mostra as atribuições de canais preferidas no sistema de cabos não-radiantes de banda larga de acordo com a presente invenção. -14- -14-

DESCRIÇAO DA REALIZAÇAO PREFERIDA

Referindo-se em primeiro à Figura 1, o sistema de comunicações, como um todo, é designado pela referencia (1), o sistema de comunicações (1) inclui uma unidade terminal de topo (2). A unidade terminal de to po (2) tem um bastidor que inclui varias placas ou circuitos que são adiante mencionados em pormenor. A unidade terminal de topo(2) esté ligada a um certo número de computadores pessoais individuais (PCs).

Um primeiro PC(4), é incluído para controlo de vigilância video fixo. Um segundo PC (6) ê incluido para monitorizar o estado de um sistema de transmissão de banda larga, que é adiante mencionado em pormenor. Um terceiro PC (8) está logado â unidade terminal de topo (2), para ser usado a controlar uma Rede de Area Local (LAN) (Local Area NetWork), industrial, não-móvel e também para um sistema de Controlo Supervisor e Aquisição de Dados (SCADA) (Supervisory Control and Data Acquisition) 0 sistema SCADA ê um sistema existente baseado em DMACS um pacote de "software" produzido por Intellution.

Usando diferentes accionadores de entrada /saida (1/0) (Input/Output), o pacote DMACS é capaz de comunicar com muitos tipos diferentes de PCs, e outros equipamentos. Usando dados adquiridos dos vários dispositivos ligados ao sistema, o pacote DMACs pode gerar visualizações gráficas em tempo real dos processos, etc., e listas de alarmes. Além disso, o DMACS pode permitir a um operador controlar maquinaria distante, arrancando, parando ou variando parâmetros do dispositivo. 0 operador pode ter -15- interacção com os sistemas através de um teclado ou monitor de ecrã de contacto. Este ponto é detalhado mais adiante em relação â figura 4. Uma televisão de vigilância (10)é ligada à unidade terminal de topo (2).

Uma rede de cabos de transmissão não-radiantes de banda larga (12) está ligada â unidade terminal de topo (2). Esta rede de cabos de banda larga (12) inclui um cabo de linha principal (14) que, nesta realização preferida, se entende geralmente na vertical para baixo dentro da mina através de diferentes níveis de distribuição. A cada nível, são previstos ligadores (16) apropriados , para possibilitar que se tenha futuro acesso a todos os níveis. Esta rede de cabos (12) e compo nentes associados são baseados na tecnologia de cabos de ban da larga convencional, como largamente usada nos sistemas de televisão por cabo, e utiliza muitos componentes usados nesses sistemas.

Na Figura 1, sãomostrados três níveis ligados ao cabo de linha principal (14), por ligadores apropriados (18), (19) e (20). A cada um destes níveis, os cabos de ramais (22), (23), e (24) estão ligados aos ligadores (18-20). 0 cabo de linha principal (14) e os cabos de ramais (22), (23) e (24) compreendem cabo coaxial, configurado para proporcionar comunicação aos níveis indicados, com dispersão e perdas mínimas. Para o cabo principal, é usado cabo coaxial P375-750JAVASS, 750 C0MM/SC0PE, enquanto para os cabos de ramais ou distribuição (22), (23) e (24) é usado cabo coaxial P3-500JACASS COMM/ -16- /SCOPE. Todos estes cabos são cabos totalmente armados e revestidos, projectados para minimizar qualquer dano aciden tal. Manter a integridade de blindagem do cabo é essencial para os parâmetros eléctricos do sistema. Onde é possível é mantida separação entre a rede de cabos (12) e os cabos de alta tensão.

Se possível, ê estabelecido para o cabo um corredor de comunicações. Todos os ligadores instalados nos cabos são do tipo de manga integral, com contracção por calor ou contracção por tracção, para proteger contra humidade e corrosão. São instalados tomadas de banda larga RTM68 de 8 vias 26, a intervalos regulares, para possibilitar a derivação de cabos (28) para fornecer uma ligação a pontos a meiò-:caminho entre as tomadas (26).

Aqui, as: tomadas (26) estão espaçadas com intervalos de 120 pés (36,5 m), permitindo que cabos de derivação (28), de 80 pés (24,5 m), alcancem duas posições intermédias.

Para situações não usuais, os cabos de derivação poderiam ser prolongados para 120 pés, com a utilização de cablagem apropriada. A rede de cabos de banda larga (12) é projectada para cumprir as especificações MAP/TOP actuais e a norma IEEE 802.7 proposta. -17- A rede de cabos (12) terá cornar^ dos automáticos de nivel de avanço e inversão que mantêm níveis de sinal estáveis, caso as variações de temperaturas afectem a continuação do cabo ao longo do sistema.

No cabo de linha principal (14), há amplificadores de linha principal (30), que nesta realização são amplificadores de linha principal C-COR LAN 6034. Nos cabos de ramais ou distribuição (22-24), há amplificadores de distribuição correspondentes, aqui C-COR LAN 101, indicados em (32).

Estes amplificadores são posicionados conforme necessário para manter a intensidade de sinal em toda a rede (12). )

Os amplificadores de linha princi pal amplificam dois espectros de banda larga, nomeadamente um primeiro espectro de banda larga 5-186 MHz e um segundo espectro de banda larga 222-450 MHz. Os amplificadores (32) têm caracteristicas semelhantes. Assim, cada um dos amplificadores (30) (32) amplificará o mais baixo ou primeiro espectro de banda larga 5-186 MHz para sinais para fora, que se deslocam para a unidade terminal de topo (2) ao passo que amplifica sinais no segundo espectro de banda larga 222-450 MHz, que vêm para dentro, isto é, que se deslocam a partir da unidade terminal de topo (2). 0 computador (6) de monitorização do estado dos cabos é provido de um sistema de monitorização de estado C-COR, de alerta rápido. Este sistema é um pacote de "software" que, funcionando num IBM PS/2 permite ao operador estabelecer janelas de falhas e alarmes impressão de relatórios de manutenção níveis de segurança -18- controlados pelo operador e comandos de comutação para AFA, dispositivos de ponte e comutadores A/B. "Transpon-ders" SMT fornecerão o interface da rede de banda larga para o sistema monitor de estado com alerta rápido. Um modem mestre (7) localizado na unidade terminal de topo (2) fornece o interface entre o PC (6) e a rede de cabos (12) e é fornecido um modem (5) semelhante para o PC (4). "Transponders" (não mostrados ) no cabo dé'linha principal (14) fazem a monitorização de nível de sinal RF, tensão CC, tensão de linha CA rectificada, temperatura de "transponder", outro fecho de tampa de caixa e estado de comutador de ponte. 0 "transponder" activa um ensaio de AFA ou liga a linha principal a um amplificador automático de segurança contra falhas. No caso de um problema num cabo de rama (22), (23) ou (24) estar a causar problemas na linha principal, o amplificador de ponte pode estar desligado a distância para isolar esse 'ràmal.

Como indicado na Figura 10, o par de canais de banda larga T11-K é usado para comunicação entre o PC (6) e os amplificadores (30) e (32). Dado que o controlador ou o PC(6) está ligado via modem (7) na unidade terminal de topo (2)," não é necessário nenhum trans-lator de frequência para o par de canais de banda larga T11-K. A alimentação de energia principal para o sistema de comunicações (1) será feita a partir de uma fonte de energia convencional de 110 V CA. Serão providas duas fontes de energia sem interrupção, aqui "Alpha technologi-es" UP960, que são capazes de fornecer 2-4 horas de 60 V CA aos componentes activos dos sistemas. Uma outra fonte de alimentação de energia sem interrupção, aqui uma UP750 RM da "Alpha Technologies", fornecerá 120 volts CA à unidade terminal de topo (2) de modo semelhante âs outras fontes de alimentação sem interrupção. Estas fontes de alimentação de energia usam três bactérias tipo gel de 12 volts nominais. Uma das fontes de alimentação UP's 960 ficará localizada na unidade terminal de topo (2), enquanto a outra ficaria localizada no nível mais baixo, associada com os cabos de ramais (24). A unidade terminal de topo (2) é uma unidade de ligação, monitorização e energia para o sistema de banda larga. Os translatores de frequêficia:qae estão na unidade terminal de topo (2) fazem a translação dos sinais de baixa frequência recebidos pela unidade terminal de topo, no primeiro espectro de banda larga de 5-186 MHz, para sinais de alta frequência, dirigidos para dentro, no segundo espectro de banda larga de 222-450 MHz. Esta translação é efectuada usando translatores de 192,25 MHz para os canais atribuídos como indicados em (78-81) na Figura 1. E de calcular que alguns canais atribuídos não requerem translatores de frequência na unidade terminal de topo (2). Dispositivo da rede de cabos de banda larga (12) que comunicam apenas com outros dispositivos situados somente na unidade terminal de topo (2), não necessitam de ter os seus sinais reemitidos nos canais de saída. Com referência â Figura 10, serão detalha das as atribuições de canais seleccionadas para esta realização preferida.

Deve-se ter em consideração que, num ambiente de mina, o sistema está livre dos habituais constrangimentos, particularmente constrangimentos resultantes de regulamentos do governo e outros, determinando quais os canais que podem ser usados. Com efeito, todo o espectro de frequências está disponível, e podem ser feitas outras atribuições de canais conforme desejado. As atribui ções de canais são: 21 -0 para canal PCNET (abaixo detalhado); E-GG para registo cronológico de dados e controlo de radio de vagoneta de escavação; F-HH para vídeo de vagoneta de escavação; T11-K: vários serviços. 0 par de canais T11 -K é usado para diversos serviços, como segue: )

Monitorização de estado dos cabos (31 e 223,25 MHz)

Canal de controlo LANCC (32 e 224,25 MHz);

Canais de modems telefónicos (33 e 225,25 MHZ... + 100 KHz por cada canal, etc.)

Canal de modem de protocolo MODBUS do sistema SCADA (35 e 227 ,25 MHz)

Para o par de canais T11-K, os serviços envolvem dispositivos situados somente na unidade terminal de topo, portanto não é necessária translação de frequência no terminal do topo. telefone vocal fixo

Rferindo-nos â Figura 2a, esta mostra um esquema global da rede telefónica fixa de banda larga. Aqui, a rede de cabos de linha principal de banda larga é indicada em (12). Um comutador telefónico convencio nal "Bell centrex " ê mostrado em (40). 0 comutador Centrex (40) está ligado ao sistema telefónico convencional, indica do esquematicamente em (42). Linhas telefónicas convencionais são indicadas em (44), por ex., telefones situados em escritórios, edifícios â superfície da mina. A unidade ter minai de topo (2) está ligada via modems (46) ao comutador telefónico Centrex (40). Aqui, são mostrados dois modems (46) para os canais A, B, mas deve-se ter em consideração que podem ser fornecidos tantos canais quantos se desejar.

Correspondentemente, há também dois telefones transportáveis (48), cada um deles adaptado não só para receber, mas também para transmitir num único canal, sendo um adaptado para o canal A e o outro para o canal B. Estes dois telefones (48) estão ligados via modems (50) à rede de cabos de banda larga (12). A configuração é realizada de maneira que os telefones (48) podem ser usados para marcação de extensão directa para telefones dentro do sistema Centrex (40), por ex., os telefones (44). Adicionalmente, podem ser usados para obter acesso a linhas telefónicas exteriores. Utilizando os modems (50), os telefones (48) podem ser ligados a qualquer tomada de banda larga da rede (12). Como o sistema Centrex está ligado directamente, via um modem, â unidade terminal de topo (2), não há neces- -22- sidade de qualquer translator para o par de canais T11-K na unidade terminal de topo (2). A Figura 2b mostra gráfica e esquemáticamente os trajectos dos sinais de transmissão e recepção entre o Centrex (40) e os telefones (48), sendo dados aos vários componentes os mesmos numerais de referência da Figura 2a.

Assim, como indicado pela seta (52), um sinal proveniente do telefone (48) é transmitido para o canal T11 e daqui para o comutador centrex (40), como indicado pela seta (54). Para um sinal que se desloca no sentido oposto, este sinal é enviado pelo Centrex (40) ao canal K, como indicado pela seta (56), e então como mostrado pela seta (58), o sinal é transmitido até eto telefone (48) -23-

RADIO DE VOZ

Referindo-nos à Figura 9, esta mostra os trajectos de sinais da presente invenção para comu nicação de voz por radio. Um sinal proveniente de um rádio, por exemplo o radio ou o portátil de mão (73) (Figura 3), estaria na banda de frequências 416-420 MHz. Uma unidade de antena distribuída (100), próxima, receberia esta transmis^ são e repeti-la-ía numa frequência de canal deslocada, na banda de 406-410 MHz, usando um repetidor (128). Esta função proporciona cobertura local de rádio na área atribuída a uma particular unidade de antena distribuída. Para comunicações fora desta área, o utilizador do radiotelefone obtem acesso a um interface telefónico (126) e este liga pelo sistema de cabos de banda larga (12), usando um par de modems ponto a ponto (124) e (46). 0 modem (46) no terminal de topo da rede de banda larga liga a linhas telefónicas normais (linhas Centrex). Ligações entre utilizadores em diferentes unidades de antena distribuída, ou entre um utilizador de radiotelefone e um utilizador de telefone normal, são efectuadas através do sistema convencional PSTN ou Centrex. -24-

RADIO MOVEL DE VOZ

Na implementação acima descrita a comunicação de voz tem suporte duma maneira semelhante aos repetidores de voz de rádio de superfície com blocos de ligação telefónica. Embora isto funceione bem em muitos aspectos, tem um certo numero de inconvenientes: há protoco los diferentes para falar para alguém ao mesmo'nível, com-pararído com alguém num nivel diferente ou num telefone convencional: proporciona fraca privacidade de conversação e requer verificação manual de que um canal não está impedido; isto torna fácil interromper acidentalmente outra conversação. Há fraca notificação de uma chamada que entra, especialmente no caso em que a pessoa está a chamar de um bloco de ligação telefónica e não está ciente do radio.

Tais sistemas requerem unidades portáteis de mão com exploração, relativamente dispendiosas, para possibilitar que sejam recebidas chamadas provenientes de múltiplos repetidores .

Cada novo repetidor de voz requer um par de modems de voz, e uma nova porta nos trajectos de recepção e transmissão de voz do combinador de antenas. Cada canal de voz toma uma porta de banda larga no terminal de topo e uma porta no outro terminal da rede de cabos.

Como meio alternativo de implemen tar comunicação de voz por rádio, a seguinte implementação preferida requer equipamento não-convencional adicional; e oferece soluções para muitos dos problemas acima debatidos . -25-

Num tal sistema aumentado, mostrado na Figura 3, a rede de cabos (12) também ê ligada a um controlador de rádio (72), capaz de controlar N conversações rádio, sendo N selec cionado para cada sistema individual. Dois rádios portáteis são mostrados em (73), funcionando estes rádios nos canais A e B respectivamente. Como adiante detalhado, ante nas distribuídas (101) são ligadas por unidades de antenas distribuídas (100) â rede de cabos (12). Por razões de simplicidade, só são mostradas duas dessas unidades (100).

Para evitar interferências e outro problemas associados com sistemas convencionais de radio de voz, e para além disso simplificar o projecto dos proprios rádios, cada radio tem uma únicarfrequência atribuída.

No inicio de um turno, cada indivíduo, precisando de um radio ou radiotelefone, escolheria um dos rádios, por ex., o radio (73), de um grupo de/ou deposito desses rádios (73). 0 único número de telefone ou extensão desse indivíduo seria então atribuído ao rádio correspondente, para a redução desse turno, pelo controlador de radio (72). Esta atribuição seria registada no controlador de rádio, de modo que o controlador de rádio (72) teria uma correlação para o numero de tele fone de cada indivíduo, independentemente do rádio e radio-frequência escolhidos arbitrariamente do grupo.

Deve-se avaliar que o controlador de rádio (72) actua como supervisor e encaminhador de chamadas para o sistema rádio de voz. Determina o encaminhamento de chamadas e liga a um enlace de comunicação de voz de unidades de antena distribuída, o qual transporta toda a informação de voz e controlo para uma unica unidade de antena distribuída, por um serviço de comunicação com enlace de cabo único de banda larga.

A unidade terminal de topo (2) contém o único controlador de radio de voz (72), que actua como supervisor e encaminhador de chamadas para o sistema rádio de voz. Este controlador mestre aceita um certo numero de linhas telefónicas, cujo máximo é determinado pelo projecto do sistema, determina o encaminhamentóide chamadas e liga a um enlace de comunicação de voz de unidades de antena distribuída. Este; enlace transporta toda a informação de voz e controlo, por um serviço de comunicação de no cabo de banda larga. Cada unidade de antena distribuída (100) contém o enlace de banda larga associado^para o controlador mestre, funções de CODEC de voz e um certo núme ro de repetidores, como desejado. Estes repetidores são ágeis em frequência e exploram rápidamente até 256 frequências recebidas para determinar novos pedidos de comunicação.

Cada uma das unidades de radio de voz ou portáteis de mão (73) funciona num único par de canais dedicado, sem exigência de qualquer equipamento inteligente de canais múltiplos, etc. Apenas é requerido um sim pies bloco DTMF. 0 detalhe ou maneira de fazer chamada de entrada e saída serão agora descritos, conforme experimeji tados pelo utilizador do sistema.

Para chamadas de entrada, o inicia dor chama um numero comum único para ganhar acesso a uma das linhas telefónicas de entrada para o controlador de radio através de Centrex (40). 0 iniciador é informado, por voz e/ou por um segundo tom de marcar, de que alcançou o sistema rádio e para introduzir o numero de telefone do utilizador que ele deseja contactar. Se o utilizador não está registado dentro do sistema, ê dada uma mensagem de voz â pessoa que chama, de que o utilizador não está presentemente no sistema . -27-

Se for bem sucedido, o controlador (72) encontra repetidores livres em cada unidade de antena distribuída (100) e envia um tom de tocar na frequência desse radio. Como indicado em (76) na Figura 3b, este tom é enviado no canal K para a unidade terminal de topo (2), que retransmite no canal T11, que é então desmodulado como indicado em (77). A pessoa chamada, ao ouvir o tom de tocar, com efeito "levanta" o seu radio portátil ao manipular a tecla "*". Como indicado, os canais de recepção e transmissão para o radiotelefone (73) estão deslocados. 0 sinal proveniente de cada radiotelefone (73) é transmitido no canal T11, como indicado em (74), e depois retransmitido no canal K pela unidade terminai:; de topo (2), antes de ser recebido pelo controlador (72) como indicado em (75).

Quando o controlador (72) determina qual a unidade de antena distribuída (100) que recebeu o isto é, qual a unid£ de (100) que está a fazer a ligação, nessa altura liga a chamada e liberta qualquer outros receptores para outra utilização. A pessoa chamada e o iniciador podem então falar um com o outro. Quando uma chamada fica terminada, uma marcação de "=$", feita por uma outra parte, corta a linha, libertando o repetidor e a linha telefónica.

Para uma chamada de saída, um portador de um rádio ou portátil de mão carrega em "*", para com efeito, "levantar" o telefone. Pode ser necessário que este fique em suspenso por algum tempo, por exemplo 10 segundos para que um repetidor livre explore em busca da frequeência associada com esse rádio e a possa captar. -28-

0 controlador mestre (72) dá então ao utilizador um tom de marcar e o utilizador marca o número que deseja obter.

No caso de o número ser o de um outro rádio, o controlador mestre (72) encontra este, como acima delineado, e determina se o mesmo está registado dentro do sistema. Se estiver, passa a tentar localizar o utilizador e tocar e ligar àquele outro utilizador, como acima delineado.

Se o numerp marcado não é reconhe eido como número de radiotelefone, o controlador (72) obtem acesso a uma linha exterior através do Centrex (40), marca com tom o número e liga a linha ao repetidor do utilizador e daí para o radio correspondente. A chamada segue e é terminada como acima.

Como acima mencionado, no inicio de um turno, ou noutra ocasião, um utilizador pegará num radio portátil e fará o registo do mesmo dentro do sistema. 0 número de utilizador seria então registado no controlador (72) na radiofrequência correspondente. Só frequências regis tadas no sistema serão buscadas em exploração, quando o controlador (72) instruir as unidades individuais de antena distribuída (100) para verificarem a sua procura de activi-dade. As unidades individuais de antena distribuída (100) usarão tantos repetidores quantos tiverem livres para dividir o tempo de exploração para cobrir a lista de frequências activas. 10 segundos é o cenário do pior caso, em que hl apenas um repetidor disponível para exmplorar e há 256 utilizadores registados. -29-

Pode ter-se em atenção que são necessários dois repetidores para qualquer comunicação de rádio para rádio, estejam os rádios ou não no mesmo nível. E possivel comunicação duplex completa, mas a maioria dos rádios portáteis de mão não suporta este recurso.

Podem ser proporcionados mais recursos, em que os rádios (73) etc.., podem explorar entre a sua única frequência e uma frequência de radiodifusão normal só-de-recepção. São então possíveis sinalizações de grupo de chamada de todos e de emergência. Este recurso pode ser utilizado para radiodifundir mensagens para todo o pessoal dentro da mina, para enviar instruções em caso duma emergência, por ex., fogo, inundação, etc., Sem este recurso, o controlador de radio (72) poderia ainda ser programado para dar sinal de um unico tom ou mensagem de voz para utilizadores registados, tão rapidamente quanto possível, activando com sequência cada frequência registada e transmitindo a mensagem.

fonico causaria li tempo programável. usado para reunir

Inactividade num enlace radiotele bertação do enlace após um período de 0 controlador de rádio (72) pode ser estatísticas sobre a utilização do sistema (100) são optimizadas ção de chamadas para receber um sinal através dum divisor (

As unidades de antena distribuída para exploração rapida, para inicia-Além disso, incluem amplificação extra e fornecer divisão integral por 16 32) para recpetores múltiplos na DAT. -X - Há combinação integral de sinais de transmissão para, no máximo 16 sinais de transmissor, num Gnico amplificador de banda-larga linear, para accionar a rede de antenas distribuídas. Diferentemente dos sistemas convencionais de radio comunicação, todas as chamadas são privadas. Como os rádios portáteis de mão (73), etc., só recebem na sua própria frequência, não há maneira nem possibilidade de outro utilizador do sistema saber se está a efectuar outra chamada, ou escutar tal chamada. As chamadas de entrada são bem anunciadas por um tom de tocar, e a unidade receptora não é imediatamente descartada ou ligada â linha telefónica E necessário que o telefone seja "levantado" carregando no botão

Uma outra consequência das frequências atribuídas individualmente é que não há possibilidade de um utilizador acidentalmente entrar por cima ou interromper outra conversação. Se todos os repetidores estão ocupados, não é recebido tom de marcar. Se todas as linhas principais do controlador mestre (72) estão ocupadas então é recebido um sinal de ocupado. A escolha da implementação preferida pela qual se vai optar numa dada instalação é determinada pelos custos relativos dos elementos fixos e portáteis do sistema, pela dificuldade percebida de utilização do sistema, pelo numero de unidades de antena distribuída necessárias, e pelo numero de utilizadores, isto é, portáteis, que vão usar o sistema. -31-

-X X ·'

LOCALIZADOR/FAROL DE EMERGÊNCIA

Uma função adicional à arqui- tectura de controlador inteligente e repetidor de exploração pode ser implementada, possivelmente numa banda diferente, para localização de pessoal ou equipamento. Assim, cada pessoa ou peça de equipamento móvel poderia ser provida de um pequeno radiofarol, que poderia ser de reduzidas dimensões, barato e robusto. Esse farol podia estar ligado a um capacete de protecção de mineiro e obter energia da alimentação da lâmpada do capacete. Essa unidade podia o ter o tamanho de 1 polegada cúbica (16,4 cnr). Podia transmitir uma portadora de impulsos para reduzir a energia necessária. De novo, varias técnicas podiam ser usadas para identificar cada pessoa individual, por ex., por um código de impulsos ou frequência únicos. Podia além disso, ser determinado que unidade de antena distribuída esta a captar o sinal do farol de cada utilizador. Isto possibilita que seja determinada a localização aproximada de pessoal em toda a mina.

Também é possível que cada utilizador esteja equipado com alguma éspecie de botão de emergêii cia, de modo que, se eles estivessem feridos ou ficassem numa situação perigosa, por ex., se ficassem bloqueados por errocada de rochas,, etc., eles pudessem activar o botão de emergência, que enviaria imediatamantè um sinal â unidade terminal de topo (2), para que o pessoal supervisor pudesse empreender as acções necessárias. Alternativamente, para abranger uma situação em que um mineiro sofresse uma pancada e ficasse inconsciente, uma unidade montada no capacete pode ria automaticamente transmitir um sinal se deixasse de sentir qualquer movimento dentro de um tempo predeterminado. -32-

SISTEMA DE MONITORIA VIDEO O sistema fixo de monitoria vidéo ê mostrado esquemáticamente na Figura 4a e é baseado num sistema de monitoria como controlo de câmaras LANCC de C-COR. Este sistema controla dez câmaras, ambientalmente protegidas, sendo estas câmaras RCA. As câmaras são unidades leves normais, fornecidas com iluminação própria. As câmaras são mostradas esquematicamente em (60) e Figura 4a, e cada câmara (60) inclui um bloco de câmara (62) res-pectivo; para controlar panorâmica, inclinação, "zoom" e foco da câmara respectiva.

Cada bloco de comando (62) faz a monitoria dos seus proprios parâmetros de operação, tais como tensão CC e fecho de tampa. "Software" Visão Rápida de C-COR funciona no PC(4), que ê um IBM PS/2 para controlar as funções dos blocos de comando de câmara (62) e dar visualização do estado das portas dos blocos de comando. Estas portas podem ser configuradas para aceitar fecho de contacto proveniente de dispositivos em equipamentos tais como transportadores, de modo a notificar o operador de quaisquer condições anormais, por meio de uma janela de aparecimento repentino no posto de trabalho do operador. Como mostrado nas Figuras 1 e 4a, o PC (4) esta ligado a um modem mestre (5) à unidade terminal de topo (2). 0 modem mestre é um C-COR 8941. As comunicações têm lugar na parte do par de canais de banda larga T11-K. Como o PC (4) está ligado via modem mestre (5) à unidade terminal do topo (2), não ê necessária translação deste par de canais de banda larga:T11-K. -33-

ESPECTRO RADIAX O espectro para as antenas distri buidas é dividido em três partes, nomeadamente parte dedicada, dirigida para dentro, parte dedicada dirigida para fora e uma parte para finalidades especiais.

As partes ou regiões dedicadas dirigidas para dentro e para fora são para facilidade de suporte para sinais de banda larga. Esta divisão de banda proporciona um certo número de vantagens. As unidades de antena distribuída (100) podem suportar múltiplos serviços com um único divisor de banda de frequência, e comprimentos extra de radiax para as antenas distribuídas (101) podem ser suportados para estes serviços pela utilização de reamplificação dirigida para dentro e para fora. A região do espectro para finalidades especiais destina-se a suportar equipamento existente de base rádio que pode não ser fácilmente substituído por caixas estilo LAN rádio radiax "normais". As funções correntes de radiocontrolo e aquisição de dados podem ser fácilmente substituídas por radioenlaces nas regiões dedicadas, dirigidas para dentro e para fora, do espectro de banda larga.

A região do espectro para finalidades especiais é utilizada para comunicação de voz, pois que há presentemente disponível uma grande variedade de rádios de voz, portáteis tipo de mão.

Assim, escolhendo um espectro de modo que as partes do espectri dirigidas para dentro e para fora fiquem sobrepostas a uma região de rádio de voz existente, as funções requeridas podem ser realizadas numa única divisão de frequências. A divisão é como se segue: 3- 413 MHz, para dentro ou primeiro espectro de banda larga 413-423 MHz, banda de protecção 423-850 MHz, para fora ou segundo espectro de banda larga.

Esta divisão permite o uso de rádios de voz portáteis de mão, na banda UHF baixa, ope-rabdo na gama de 403-433 MHz. Esta utilização permite uma região de recepção de 10 MHz e uma região de transmissão de 10 MHz, com uma divisão RX/TX de 20 MHz.

Também permite a retransmissão dos sinais de radiocontrolo existentes (468,70-,85 MHz) 0 sinal víedo para dentro já exi£ te num canal no espectro dirigido para dentro. 0 único ser viço não directamente suportado neste modelo é o serviço corrente de aquisição de dados.

Este estilo, meio-duplex e frequência única, de radiocomunicação não é adaptado, quer para este modelo de espectro radiax, quer para a rede de cabos de banda larga (12), e por consequência é substituído por um modelo LAN rádio radiax com canais para dentro e para fora separados.

Pode-se notar que as regiões "para finalidades especiais" foram integradas nos espect-tros de banda larga superior e inferior propostos, deixaii do um modelo de espectro plano, â custa de uma banda de protecção mais estreita. E possível que se verifique trans missão num canal dirigido para dentro, ou recepção proveniente dum canal dirigido, para fora, desde que isso não exija amplificação radiax em linha com divisão de frequência. -36-

VÍDEO fixo um outro PC, um visão rápida, fica-situasse o siste- A televisão e IBM PS/2 , funcionando com o sistema de riam localizados num escritório onde se ma "modbus".

Os blocos de comando de câmara (62) incluem modems que são ágeis em frequência, permitindo que seja utilizada uma selecção de vários canais de TV. 0 canal de banda larga 5' foi e£ colhido para o sistema de monitoria por vídeo, como mostra^ do na Figura 10. 0 receptor de televisão (10) seria sinto nizado para o canal 5'. Como a televisão (10) só ê nece£ saria para receber um sinal e redifundi-lo, não ê preciso haver translação de frequência para o canal complementar nomeadamente o canal S.

A Figura 4b mostra o esquema de comunicação para o sistema de monitoria vídeo. Para tran£ missão a partir duma câmara (60), esta é efectuada no canal 51 para a rede de cabos (12), como indicado pela seta(64).

Seguidamente, como indicado pela seta (66) este sinal é transmitido para o receptor de televisão (10) no canal 5'.

Para sinais de controlo, estes são enviados no par de canais T11-K. A seta (68) indica um sinal de controlo a ser enviado do PC (4) no canal K, via rede de cabos principal de banda larga (12) que por seu turno é recebido pela câmara e bloco de comando (60/62). Um sinal proveniente duma particular combinação bloco-de-comando/Câmara (62/60) é enviado, como indicado pelas setas (70), pelo par de canais T11-K. Este sinal é de novo enviado via rede (12) para o PC (4). Como acima mencionado, o sistema de Controlo Supervisor e Aquisição de Dados (SCADA) é baseado num pacote de "software" DMACS. Este sistema é mostrado nas Figuras 5a e 5b.

SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Referindo-nos â Figura 5, esta mostra o aspecto do sistema de Controlo Supervisor e Aquisição de Dados (SCADA). Como acima mencionado, este sistema SCADA baseia-se no pacote DMACS. E plenamente confi gurável e poderia ser ampliado através de accionadores de entrada/saída 1/0 ajustados ao caso ou programas escritos em Linguagem C. -38- 0 pacote DMACS fornece uma solução integrada em rede para os requisitos do Controlo Supervisor e Aquisição da Dados. Na Figura 5, um certo número de computadores pessoais (140), aqui IBM PS/2, estão ligados a nós duma LAN industrial (142), ligada â rede de cabos de banda larga (12). São mostradas duas dessas (142), embora o número das mesmas possa variar.

Um PS/2 indicado em (140a) tem um cartão ARTIC, para o habilitar a comunicar, usando o protocolo MODBUS, via num modem ponto-a-ponto (144), com a unidade terminal de topo (2). Não é necessária translação para o par de canais T11-K.

Uma variedade de Controladores Logicos Programáveis (PLC), controláveis, são indicados em (146) e estão ligados à rede de cabos de banda larga (12).

Cada PLC (146) está ligado por um modem ponto-a-ponto (148) respectivo, e novamente utiliza o protocolo MODBUS.

Como mostra a Figura 5b, um cartão PCNET duma LAN (142) transmite no canal 2' e recebe no canal 0. -39-

0 cartão ARTIC no PC (140a) transmite para o terminal de topo (2) no canal K através do modem (144) e recebe no canal 111. Os PLCs (146) recebem no canal K e transmitem no canal T11 via modems (148) respectivos.

EQUIPAMENTOS MOVEIS DE VIDEO, CONTROLO E AQUISIÇÃO DE DADOS

Fazemos agora referencia às

Figuras 6, 7 e 8 que mostram detalhes das disposições para reunir dados e proporcionar comunicação de controlo e vídeo com uma vagoneta de escavação. Esta realização preferida proporciona estes recursos para uma vagoneta de escavação. Contudo, compreender-se-â que os princípios básicos descritos poderiam ser aplicados a uma variedade de outros equipamentos de minas, quer fixos quer móveis.

Por exemplo, poderiam ser fornecidos recursos semelhantes para um sistema de perfuração dentro duma mina. Novamente, nas Figuras 6,7 e 8, dá-se a componentes idênticos o mesmo numeral de referência como nas outras figuras.

Fazemos aqui notar que é conhecido serem as vagonetas de escavação equipadas com vários radio-controlos e dispositivos de registo cronológico de dados.

Em ambientes de minas actuais, as vagonetas de escavação são frequentemente enviadas para dentro de áreas que não estão acessíveis ao pessoal da mina, devido â sua instabilidade e perigo de derrocadas de pedras, etc.

Por esta razão, as vagonetas de escavação são actualmente equipadas com um mèio de radio-controlo remoto. Este método conta, no entanto, com a cond^ ção de o operador ter uma 1 inha-de-vista aberta até è vagoneta de escavação, de modo que o operador possa simplesmente monitorar visualiente as actividades da vagoneta de escavação. E também conhecido o facto de uma vagoneta de escavação ser equipada com um registador cronológico de dados para gravar vários dados, os quais são depois transmitidos por rádio para um sistema computador fixo de registo cronológico de dados, usualmente localizado na garagem de vagoneta, quando a vagoneta está suficientemente perto para radiocomunicação directa.

EQUIPAMENTO MOVEL DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Referindo-nos às Figuras 6 e 9, estas mostram a rede de cabos de banda larga (12), com um modem PC-LAN de banda larga (82) ligado ao computador estacionário de monitoria de dados (84). Este modem comuni_ ca com o modem PC-LAN (116) equivalente na unidade de antena distribuída DAT (100) e sucessivamente com um computador controlador de RF na DAT.

Este controlador comunica com a vagoneta de escavação através da rede de antenas distrj_ buídas, no canal D (459,2 MHz). A própria vagoneta de escavação está equipada com um colector de dados (85), como mostrado esquematicamente, que não só recebe como também transmite o canal D.

Assim, este arranjo faz uso de um colector de dados de vagoneta de escavação e registador cronológico de dados de rádio existente que funciona no canal D. 0 mesmo interpõe comunicação por um enlace PC-LAN de banda larga. Compreender-se-â que não há necessidade da utilização do canal D, e que é possível ao colec tor de dados e pegistador de dados rádio funcionar em canais diferentes.

EQUIPAMENTO MOVEL DE CONTROLO

Semelhante, com referência â

Figura 7, um arranjo de controlo de vagoneta existente ê efectuado através do canal C, e este é incorporado nos controlos da vagoneta. Estes são de novo efectivamente convertidos para o par de canais E-GG para comunicação com a unidade terminal de topo (2), mas de novo isso não ê uma necessidade. E possível ao controlo de vagoneta e controlador remoto funcionarem em canais diferentes, que poderiam ser compatíveis ou, doutro modo, equivalentes aos canais usados para comunicação com a unidade terminal de topo (2).

Um controlador a distância de vagoneta de escavaçãojé mostrado em (86) e está ligado, via um translator de frequência (87), â rede de cabos de banda larga (12). 0 translator (87) recebe uma mensa gem na entrada no canal C, e produz uma saída no canal E.

Como antes, a transmissão do canal E é recebida pela unidade de topo (2), que faz a sua translação e retransmissão no canal GG. A transmissão do canal GG é recebida pelas unidades de antenas distribuídas (100), que fazem a sua translação ou reconversão, e depois a sua trans missão através das antenas distribuídas (101) no canal C. -43-

Cada vagoneta de escavação inclui uma unidade de controlo de vagoneta (88) para controlar a mesma. Os sinais de controlo incluiriam informações identificativa apropriada, de modo que só a respectiva vagoneta de escavação seria activada.

EQUIPAMENTO

MOVEL DE VIDEO >

Passando â Figura 8, esta mostra o arranjo correspondente para recepção vídeo de vagoneta de escavação, que no geral corresponde à Figura 7, com a principal diferença de que os sinais estão mais a ser recebidos da vagoneta de escavação do que a ser transmitidos para a mesma.

Também, ) comparado com o controlo par de canais F-HH larga (12). e registo de dados da vagoneta, o é usado na rede de cabos de banda

Aqui, um receptor de televisão (89) está ligado â rede de cabos de banda larga (12). Cor respondente, cada vagoneta está equipada com uma câmara de vídeo (90), que transmite no canal (13). Como indicado na Figura 8b, esta comunicação do canal (13) é comunicada, através da unidade de antena distribuída (100) respectiva e adjacente, para a rede de cabos de banda larga (12), com translação de frequência para o canal F.

Este é recebido pela unidade terminal de topo (2), que converte o sinal para o canal HH do par de canais F-HH. 0 receptor de televisão (89) está sintonizado para o canal HH, e por isso recebe o sinal sem a necessidade de mais nenhuma translação de frequência ou semelhante.

Deve entender-se que os canais e frequências seleccionados, embora escolhidos para proporcionar bom desempenho, não são únicos.

UNIDADE DE ANTENAS DISTRIBUÍDAS

Referindo-nos agora â Figura 9, esta mostra a unidade terminal de topo (2) e a rede de cabos de banda larga (12) esquematicamente, e uma unidade de ant£ nas distribuídas (100) em maior detalhe.

Os modems (46) para as linhas telefónicas do Centrex são mostradas ligados â unidade terminal de topo (2). Adicionalmente, um translator de frequência (98) é incluído para fazer a translação dos dois pares de canais GG-E e HH-F para o registo de dados e vídeo de vagoneta, acima pormenorizado. A unidade de antenas distribuídas (100) inclui um divisor de banda de frequência (102), que tem uma porta (104) ligada às portas radiax (106).

Uma primeira linha (108), de vídeo, inclui um translator de videofrequência (110), que converte um sinal na banda de 210-216 MHz, isto é, canal (13), para canal F que tem uma banda de frequência de 150-156 MHz. Este sinal tem depois saída para a rede de cabos de banda larga (12).

Uma segunda linha (112) de aquisj_ ção de dados, é preparada tanto para transmissão como para recepção e inclui um controlador de radiofrequência de aquisição de dados (114) e um modem (116). 0 controlador (114) comunica com o divisor de banda (102) numa frequência de 459,2 MHz.

Uma terceira linha (118), de controlo, inclui uma unidade de translação de frequência (120) para converter um sinal recebido no canal GG para uma frequência de 467,75/467,80 MHz. E fornecido um amplificador (122) e 5 W para amplificar este sinal.

Sempre que mais do que um serviço é prestado através dum segmento de antena, o divisor de banda (102) está preparado para combinar e dividir as várias bandas de frequência para cada serviço. Este divisor de banda (102) permite perdas de trajecto aceitáveis para cada um dos serviços, assim como oferece um elevado grau de isolamento entre os meios de processamento de sinal para cada serviço. E essencial queo divisor de banda (102) não permita que niveis de sinal elevados provenientes de um particular aparelho transmissor apareçam quer noutros transmissores, quer noutros receptores.

No primeiro caso, pode ocorrer alta intermodulação entre transmissores, e no segundo caso, pode ocorrer dessensibilização da entrada do receptor Para serviços com amplas larguras de banda, é desejável conservar a perda em trajecto num mínimo absoluto, a fim de que possa ser mantida boa qualidade em termos de sinal /ruído. Por este motivo, o divisor de banda (102) é configurado para permitir trajectos mais curtos ou de perdas mais baixas para os sinais de largura de banda mais ampla. 0 divisor de banda (102) proporcio na impedância de 75 Ohm para a linha de vídeo (108) e linha de controlo (118), ao passo que proporciona uma impedância de 50 Ohm para a linha de aquisição de dados (112). A unidade de antenas distribuí das (100) também inclui um ce comunicação de voz ou telefón modem (124) ligado por um par de de I/F (interface) telefón está ligada a um repetidor (1 rto número de lin has pa ra ica. Cada linha inclui um de fi os torcidos a uma unida- ica (1 25). Esta, por s ua vez, 28), 1 -47-

Os repetidores (128) têm saídas de transmissão ligadas a um combinador (130) e entradas de recepção ligadas a um divisor (132) . 0 combinador (130) e o divisor (132) estão ligados às portas respectivas (131) e (133) do divisor de banda de frequência (102), proporcionando cada uma destas portas uma impedância normal de 50 Ohm. As frequências recebidas e transmitidas pelos repetidores (128) estão nas bandas de 416-420 MHz e 406 -410 MHz, respectivamente.

As portas de radiax (106) são ligadas a comprimentos individuais de cabo alimentador com dispersão. Estes segmentos alimentadores com dispersão seriam dum comprimento e disposição conforme requerido para dar cobertura na proximidade em volta da unidade de antenas distribuídas (100). -48-

-X -

LEGENDAS DOS DESENHOS FIG.1 2 - Bastidor terminal de topo;

Translator do par de canais___

Modem Mestre - LANCC

Modem Mestre - Estado

Tomadas de Distribuição de Banda larga

Ligações da linha principal de Banda larga 16 - Ligador 18 - Ligador de Distribuição do Nível 3000' 19- " " " " 3935' 20 - " " " " 4000'

26 - Tomada de 8 vias de Banda Larga 30 - Amplificador 32 - -49- -49-

FIG. 2 2 - Translator do terminal de Topo + 192,25 MHz para 2 de 2 40 - Comutador Telefónico Centrex FIG.3 70 - Interface Rádio-a-telfone 72 - Controlador Rádio 73 - Rádio Portátil 100- Translator de Antenas Distribuídas

J FIG.4 60 - Câmara vídeo 62 - Bloco de Comando de Câmara

FIG. 5

142 - Cartão PCNET FIG. 6

82 - Modem PCLAN

84 - Computador Monitor DAQ 85 - Colector de dados FIG. 7 86 - Controlador Remoto 88 - Controlos FIG. 8 90 - Câmara de vídeo FIG. 9 102 - Divisor de Banda de Frequência DAQ - Aquisição de dados CTRL- Controlo VOICE-Voz -52-

FIG. 10 T11/K - Monitor de Estado de banda larga ....

Canal de Controlo LANCC Canais de Modems Telefónicos Canal de Modem MODBUS (Expansão LAN)

Radio Móvel de Voz

Controlo Remoto, Registo de Dados de Vagoneta Vídeo de Vagoneta (Expansão Vídeo)

J

Claims (10)

1. -53-

   REIVINDICAÇOES 1-.— Sistema de comunicações com base rádio, caracterizado pelo facto de compreender: um sistema de distribuição de banda larga não radiante para sinais modulados um dispositivo de antena de banda larga para transmissão e recepção de sinais modulados; e meios para estabelecer uma ligação entre o sistema de distribuição e o dispositivo de antena, e para manter níveis de sinal desejados em todo o sistema de comunicações.
2. 22.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto dos referidos meios para estabelecer uma ligação compreenderem um dispositivo de interface entre o sistema de distribuição de banda e o dispositivo de antena, sendo o referido dispo sitivo de interface capaz de ajustar níveis de sinal entre o sistema de distribuição de banda larga e o dispositivo de antena.
3. 33.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto do dispositivo interface compreender pelo menos uma unidade de antena distribuída, em que ainda proporciona translação de frequência entre o sistema de distribuição de banda larga e o dispositivo de antena. 4â,- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de incluir uma pluralidade de unidades de antena distribuída ligadas ao sistema de distribuição de banda larga, compreen-

   -S4- i )

   ã » dendo cada unidade de antena distribuída: uma porta de ligação principal ligada â rede de cabos de banda larga; meios para separadamente processar sinais em diferentes bandas de frequência ligados â porta de ligação principal; e uma porta de antena; e um dispositivo divisor e combinador de bandas de frequência ligado entre os meios de processamento de sinais e o dispositivo de antena, sendo o dispositivo divisor e combinador de bandas capaz de combinar sinais em diferentes bandas de frequência que são transmitidas para a porta de antena, e sendo capaz de dividir frequências recebidas da porta de antena para processamento separado pelos meios de processamento de sinais; e do sistema além disso, para cada unidade de antena distribuída, uma antena distribuída ligada â porta de antena da mesma. 5a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto do dispositivo divisor e combinador de bandas separar diferentes bandas de frequência para ligação selectiva aos respec-tivos meios de processamento de sinais. 6a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de compreender ainda: uma unidade terminal de topo, para receber sinais num, primeiro espectro de banda larga, e transmitir sinais num segundo espectro de banda larga, sendo o primeiro e segundo espectros de banda larga suficientemente espaçados um do outro para permitir amplificação separada, dos mesmos, estando o sistema de distribuição de banda larga ligado à unidade terminal de topo; uma pluralidade de dispositivo amplificadores situados no sistema de distribuição de banda larga numa pluralidade de localizações correspondentes, sendo cada^dispositivo amplicãdor rcapaz -55- de amplificar o primeiro espectro de banda larga numa dire£ ção e amplificar o segundo espectro de banda larga na outra direcção, pelo que uma pluralidade de primeiro canais pode ser transmitida numa direcção ao longo da rede de cabos e uma pluralidade de segundos canais pode ser transmitida na outra direcção ao longo da rede de cabos. 7â.- Sistema de comunicações de acordo com as reivindicações 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo facto de cada antena distribuída compreender uma pluralidade de segmentos alimentadores com dispersão.
4. 88.- Sistema de comunicação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de incluir uma pluralidade de telefones ligados ao sistema de banda larga, quer directamente, quer indirectamente através dum meio de processamento de sinais.

   9â.- Ssistema de comunicações de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de cada telefone estar ligado ao sistema de banda larga via num "modem" respectivo. 10â.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de pelo menos um dos telefones ligados ao sistema de banda larga ser portátil, e o sistema de banda larga incluir uma pluralidade de tomadas a que o telefone pode estar ligado. -56-

   11~.“ Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de incluir uma pluralidade de radiotelefones que transmitem sinais para, e recebem sinais de, as antenas distribuídas, e de uma unidade controladora de rádio central controlar a comutação entre os radiotelefones individuais. 12-.- Sistema de comunicações > de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de um respectivo primeiro canal telefónico no primeiro espectro de banda larga ser atribuido para comunicação dos radiotelefones para a unidade terminal de topo e um segundo canalte-lefónico no segundo espectro de banda larga ser atribuído para comunicação da unidade terminal de topo para os radiotelefones, com uma frequência única em cada um dos primeiro e segundo canais telefónicos a ser atribuída a cada radio-telefone para recepção e transmissão, e de incluir um controlador rádio telefónico que controla a comunicação entre os radiotelefones e efectua a translação de frequência entre os radiotelefones que são seleccionados.
5. 133.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto da transmissão de informação vocal de um ou mais telefones e/ou um ou mais radiotelefones ser efectuada por meio de um único enlace de dados entre um controlador central e um meio de processamento de sinais. -57-
6. 143.- Sistema de comunicação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto do controlador central ser capaz de atribuir um número de telefone seleccionado a cada radiotelefone, pelo que cada utilizador pode ter um número de telefone seleccionado atri buído a um radiotelefone na posse desse utilizador, independentemente de qual seja o radiotelefone usado por esse uti1izador. 15a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto do sistema de distribuição de banda incluir uma pluralidade de tomadas, e do sistema incluir, além disso, uma pluralidade de telefones portáteis e uma pluralidade de "modems" correspondentes, podendo cada telefone portátil ser ligado a qual_ quer tomada por um "modem" respectivo. 16a.- Sistema de comunicações de acordo com as reivindicações 11, 12, 13, 14 ou 15, caracterizado pelo facto de, além disso, incluir pelo menos um "modem" para proporcionar uma ligação entre a unidade termi nal de topo e uma central telefónica convencional. 17a.- Sistema de comunicação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de incluir pelo menos um dispositivo de aquisição de dados ligado ao sistema de distribuição de banda larga, e um õomputador de registo cronológico de dados ligado â rede de cabos de banda larga, para comunicação com um ou mais dispositivos de aquisição de dados. -58-

   -X X 18â.- Sistema;:de comunicações de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de incluir uma pluralidade de dispositivos de aquisição de dados ligados ao sistema de distribuição de banda larga um dos quais, pelo menos, ê um dispositivo móvel e comunica com uma unidade de antena distribuída adjacente via rádio, e de incluir um computador de registo cronológico de dados ligado â rede de cabos de banda larga, e da comunicação entre os dispositivos de aquisição de dados e o computador de registo cronológico de dados ser efectuada via unidade de antena distribuída. 19â.- Sistema de comunicação de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo facto da transmissão de dados ser efectuada por um par de primeiro e segundo canais de dados nos primeiro e segundo espectros de banda larga respectivamente, com os dispositivos de aquisições de dados e o computador de registo cronológico de dados e trasmitirem para a unidade terminal de topo na primeira frequência de dados, e a receberem comunicações da unidade terminal de topo na segunda frequêri cia de dados. 20â.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de incluir um controlador remoto ligado ao sistema de distribuição de banda larga e uma unidade controlável para controlar um dispositivo em que o controlador comunica com a unidade terminal de topo num primeiro canal de controlo no primeiro espectro de banda larga, e a unidade terminal de topo comunica com o controlador numa segunda frequência de controlo no segundo espectro de frequências de banda larga -59-

   21a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo lacto da unidade controlável ser montada num dispositivo móvel, e comunicar por rádio com uma unidade de antena distribuída adjacente. 22a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 6 ,caracterizado pelo facto de incluir uma pluralidade de câmaras de video ligadas â rede de cabos de banda larga, e uma unidade de controlo de vigilância de video ligada à unidade terminal de topo, incluindo a referida unidade de controlo de vigilância de video um monitor de televisão e sendo a mesma capaz de controlar as câmaras de video individuais.

   23a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de incluir um computador de monitoria do estado dos cabos ligado â unidade terminal de topo, para monitoria do estado da rede de cabos de banda larga e do meio de amplificador da mesma. 24a.- Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo facto do meio de amplificador compreender, em cada localização, um amplificador principal e pelo menos um amplificador de reserva, e do computador de monitoria do estado dos cabos ser capaz de efectuar a ligação dum amplificador de reser va respectivo, quando for detectada falha dum amplificador principal. -6 0-
7. 253.- Unidade de antena distribuj_ dora, caracterizada pelo facto de compreender: uma porta de ligação principal para ligação a um sistema de distribuj_ ção de bandas larga não radiante, tanto para recepção como para transmissão; uma porta de antena e pelo menos um dispositivo de processamento de sinais ligado entre a porta de antena e a porta de ligação principal, para efectuar processamento de sinais.
8. 263.- Unidade de antena distribuída, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo facto de, além disso, incluir um divisor de banda de frequência tendo uma parte ligada à porta de antena e uma pluralidade de portas de comunicação, estando as referidas portas de comunicação ligadas aos dispositivos de processamento de sinais, seno o divisor de banda de frequência de molde a combinar sinais recebidos dos disposi^ tivos de processamento de sinais para transmissão para fora e através da porta de antena e de molde a dividir um sinal de entrada recebido da porta de antena para permitir ligação a dispositivos de processamento de sinais respectivos.
9. 275.- Unidade de antena distribuída, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto do divisor de banda, para sinais recebidos da porta de antena, dividir os sinais em diferentes bandas de frequência, que são ligadas a dispositivos de processamento de sinais respectivos.
10. 285.- Unidade de antena distribui da, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto dos dispositivos de processamento de sinais proporcionarem pelo menos uma das funções seguintes: ajustamento do nível de banda do sinal; e translação de frequência. 29â.- Unidade de antena distribuída, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo facto de incluir um ou mais linhas separadas para vídeo, aquisição e controlo de dados, comunicação de voz e comunicação de dados, ligadas entre o dividor de banda de frequência e as portas de comunicação e incluindo cada uma delas um dispositivo de processamento de sinais respectivos. 30â.- Unidade de antena distribuída, de acordo com a reivindicação 28 ou 29, caracterizada pelo facto de incluir uma pluralidade de "modems" para canais telefónicos individuais ligados â porta de comunicação principal, um combinador de canais telefónicos e um divisor de canais telefónicos, ligados através de repetidores e interfaces fónicos àqueles "modems", cada um dos quais tem uma porta comum ligada ao divisor de banda de frequência. Lisboa, 13 de Dezembro de 1991

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