地球を介した通信

地中貫通（TTE）信号方式は、鉱山や洞窟で使用される無線信号方式の一種で、低周波の波を使用して、従来の高周波無線信号が通らない土や岩を貫通します。

鉱山では、これらの低周波信号は、さまざまなアンテナ、リピーター、またはメッシュ構成を通じて地下で中継できますが、通信はこれらのアンテナとリピーター システムへの見通し線に制限されます。

概要

洞窟内での無線通信は、岩が導体であるため電波を吸収してしまうため、問題が生じます。通常の無線機は、洞窟内での通信範囲が非常に狭いのが一般的です。現在では、単側波帯変調方式の低周波（LF）または超低周波（VLF）無線機がより一般的に使用されています。

地中伝送は、数百フィートの岩層を透過できる超低周波（300～3000Hz）信号を使用することで、これらの制限を克服できます。アンテナケーブルは鉱山現場の地上にのみ設置でき、鉱山全体に信号カバレッジを提供します。磁場を用いて信号を伝送するシステムの場合、アンテナは鉱山現場の周囲（またはカバレッジが必要な場所）に「ループ」状に配置できます。電界を信号搬送波として使用するシステムには、この制限はありません。信号は、超低周波信号を伝送する媒体として使用される岩層を伝搬します。これは鉱業用途において重要であり、特に火災や爆発などの重大な事故が発生した場合、地下の固定通信インフラの大部分が破壊される可能性があります。

地形上、ループ式地上アンテナの設置が困難な場合は、アンテナを地下に設置するか、非磁場型キャリアを使用することもできます。信号は岩盤を通過するため、鉱山全域に信号を送信するためにアンテナを鉱山全体に敷設する必要がなく、事故発生時の被害リスクを最小限に抑えることができます。

洞窟ラジオ

携帯型磁気ループ洞窟無線機は、 1960年代から洞窟探検家による双方向通信や洞窟調査に利用されてきました。[ 1 ]典型的な設置方法 では、銅線を多数回巻いた送信ループを水準器を用いて洞窟内に水平に設置し、数kHzで駆動します。このような小型アンテナは、この低周波数域では電波を伝播させるのに非常に弱い放射体ですが、その局所的な交流磁場は数百メートル（ヤード）離れた場所にある同様の受信アンテナで検出できるほど強力です。受信信号の強度と受信コイルの向きへの依存性から、おおよその距離と方向の情報が得られます。

初期モデルは「洞窟電話」と呼ばれていました。例えば、ボブ・マッキンの「モレフォン」などです。モレフォンは「最初の実用的な洞窟無線機の一つ」と呼ばれていますが、現在は製造されていません。[ 2 ]その他の人気のLF/VLF無線機には、HeyPhone、[ 3 ]、 Nicola System [ 4 ]、[ 5 ]、Cave-Linkなどがあります。[ 6 ] HeyPhoneとNicolaはLF帯域の87kHzでシングル（上側）サイドバンドで運用しますが、Cave-Linkは30Wの出力で想定される距離に応じて20～140kHzの異なる周波数を使用します。[ 7 ]

MolefoneやHeyPhoneのようなシステムは、25～100メートル（80～330フィート）の長さの接地電極を備えた単側波帯（USB） 87 kHz無線として動作します。 [ 8 ] HeyPhoneシステムの設計は公開されています。[ 9 ]欧州洞窟救助協会（ECRA）は、洞窟救助活動に使用できるほど拡張性と信頼性に優れたシステムのリストを管理しています。2023年4月現在、カタログにはCaveLink（ドイツ）、Nicola（イギリス）、μHeyPhone（イギリス）、Pimprenelle（フランス）が運用可能な無線システムとして掲載されています。[ 10 ]

個人用緊急装置

最近開発されたシステムはいくつかあります。その一つにPEDシステムがあります。PEDは個人用緊急装置の略語です。[ 11 ]このシステムは、1986年にオーストラリアのモウラ第4炭鉱で 発生した鉱山災害をきっかけに開発され、 [ 12 ] 1994年のモウラ第2炭鉱の爆発事故の後もさらに発展しました。[ 13 ]この災害の調査において、地下での大規模な事故を生き延びるための通信システムの必要性が認識されました。

PEDは、オーストラリアで広く使用されている一方向テキストページングデバイスで、米国、中国、カナダ、モンゴル、チリ、タンザニア、スウェーデンに設置されています。[ 14 ]オーストラリアの企業MST Global（旧Mine Site Technologies）は、1987年にPEDの開発を開始し、1991年に市販され、鉱山安全衛生局（MSHA）の承認を受けました。 [ 14 ] 鉱山の緊急事態におけるPEDの使用に関する最もよく記録された事例は、1998年にユタ州で発生したウィロークリーク鉱山火災で、火災による有毒ガスが鉱山に充満する前に、坑内の鉱夫に避難の必要性を迅速に警告することができました。この使用に関する報告書は、MSHAのウェブサイトでご覧いただけます。[ 15 ] [ 16 ]

発達

最近では、E-Spectrum Technologies社が開発したレスキュードッグ緊急地中通信システム[ 17 ]などの新技術が開発されています。レスキュードッグは、双方向の長距離通信が可能なポータブル地中通信ソリューションで、米国で国立労働安全衛生研究所（NIOSH）[ 18 ]と共同で開発され、信号伝送に大きなループアンテナを必要としません。ロッキード・マーティンなどの企業も、事故発生後に地上や鉱山内のインフラに依存せずに、緊急避難室で双方向の緊急音声およびテキスト通信を提供するための新しい非ポータブルシステムを開発しました。

新しい技術

2012年、ウェストバージニア州ロビンソンラン鉱山（600人の鉱夫を雇用し、年間600万ショートトン（540万トン）の石炭を生産）で、新たな無線通信技術「Miner Lifeline」の試験運用が行われている。このシステムは、音声、テキスト、またはSOSを磁気波の「バブル」に乗せて送信することができ、「上下に1,500フィート（460メートル）以上、横方向に2,000フィート（610メートル）以上を移動し、1分以内に到着する」[ 19 ] 。

イスラエルのMaxtech社[ 20 ]は、通信方式（地中無線、見通し内無線、光など）を任意に組み合わせて、限定範囲通信機器群の最適な構成を自動化するソフトウェアシステムを開発しました。このシステムは、タムルアン洞窟の救助活動に使用されました[ 21 ]。

シベットは、メッシュアーキテクチャで動作する多数の自律型ポータブルトランシーバーノード（BatNode）に基づく地下通信ネットワークシステムを開発した。BatNodeが隣接するノードを見ることができる限り、エンドステーション間の無線接続なしで長距離音声通話を転送する。[ 22 ]

参照

参考文献

  1. ^デイビッド・ギブソン、「洞窟無線探知」 ISBN 978-1-4457-7105-2
  2. ^ Beford, Mike (2012). 「洞窟ラジオ設計ディレクトリ」. CREGジャーナルアーカイブ.
  3. ^「HeyPhoneホームページ」 bcra.org.uk。
  4. ^ギブソン、デイビッド (2010).洞窟無線探知. Lulu.com. p. 73. ISBN 978-1445771052。
  5. ^ 「Systeme Nicola Mk2」(PDF) .
  6. ^ "ホーム" . www.cavelink.com . 2023年9月8日閲覧。
  7. ^ 「VLF-Übermittlungssystem für die Höhlenforschung Cave-Link V2.1x」(PDF)。
  8. ^ 「HeyPhoneの紹介」bcra.org.uk . 2020年1月14日閲覧。
  9. ^ 「HeyPhoneドキュメント」 . bcra.org.uk. 2020年1月14日閲覧。
  10. ^ 「通信カタログ - ECRA - 欧州洞窟救助協会」 2023年4月25日. 2024年1月10日閲覧。
  11. ^ 「鉱山安全衛生局（MSHA） - 緊急通信追跡委員会 - 地下通信追跡システム - MSHA承認技術の説明」（PDF）米国鉱山安全衛生局、2007年。 2012年9月30日閲覧。
  12. ^ 「鉱山エネルギー省 - Moura No 4」。2008年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月20日閲覧。
  13. ^ 「鉱山エネルギー省 - Moura No 2」。2008年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月20日閲覧。
  14. ^ a b「地下通信・追跡システム」（PDF）。2013年3月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2012年2月7日閲覧。
  15. ^ 「ウィロー・クリーク鉱山火災 - 出来事の年表」 。 2009年1月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月20日閲覧。
  16. ^ 「Cyprus Plateau Mining CorporationのWillow Creek鉱山の火災」 。2017年8月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  17. ^ 「救助犬緊急通信システム」（PDF） 。2017年7月7日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  18. ^不明
  19. ^ Rizzo, Johnna (2012年5月). 「Miner Lifeline」.ナショナルジオグラフィック221 ( 5): 37.
  20. ^ 「Maxtech Networks」 . 2020年9月27日閲覧。
  21. ^ Orr Hirschauge (2018年7月3日). 「イスラエルの技術ベンダーによると、立ち往生しているタイのグループとの直接の無線連絡はまだ取れていない」 . Ctech . 2020年9月27日閲覧。
  22. ^ "BATNODE – Sybet" (ポーランド語). 2023年8月30日. 2023年9月20日閲覧。

さらに読む

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