Системы с направляющими или излучающим кабелем реализуют радиосвязь на высоких частотах (от 1 до 200 МГц) вдоль протяженных антенн (волноводов), топология которых может быть древовидной без резервирования. Подобные системы обычно не соответствуют приведенным выше требованиям (а) и (б), так как прокладываются по горным выработкам и обеспечивают оповещение только персонала, оснащенного радиостанциями. Для выполнения требования (а) подземная сеть должна быть широко разветвленной. Поддержание ее в работоспособном состоянии — сложная организационно-техническая задача, а однократный обрыв линии приводит к потере возможности аварийного оповещения во всех нижележащих (по линиям связи) выработках, при этом требование (в) не выполняется. Системы предназначены для оперативной местной технологической или аварийной связи. Системы, использующие радиосвязь по излучающему кабелю, также применяются для диспетчеризации, наблюдения за положением персонала, промышленного телевидения и т.д. Эти системы могут использоваться лишь как системы, дополняющие средства аварийного оповещения, и как системы связи в аварийной ситуации в тех местах и тех зонах, где сохранилась их работоспособность после воздействия факторов аварии.
Системы связи на основе технологии микросотовой связи (DECT, WiFi) базируются на проводных линиях связи. Их основные элементы — базовые станции (приемопередатчики с зонами покрытия от 50 до 500 м) и индивидуальные радиотелефоны или приемопередатчики, встраиваемые в головные светильники. Связь осуществляется на высокой частоте (от 2 до 6 ГГц). Топологией DECT-системы является «звезда» без резервирования, топология WiFi-систем может быть различной, при этом может обеспечиваться резервирование. Недостаток таких систем связан со сложной подземной инфраструктурой (десятки и сотни устройств и километров кабеля), обеспечение высокого коэффициента готовности (постоянное и непрерывное поддержание всех элементов системы в работоспособном состоянии) которой становится затруднительным или невозможным. Обрыв линии связи (однократный для DECT-систем и с большей кратностью для WiFi-систем) приводит к потере возможности аварийного оповещения для значительных участков горных выработок, что также противоречит требованиям (в).
DECT-системы позиционируются как средство передачи информации, с помощью которой решаются задачи оперативной связи, диспетчеризации и наблюдения за положением персонала. Эти системы могут рассматриваться в качестве дополнительных средств аварийного оповещения и систем связи в аварийной ситуации и в тех местах и зонах, где сохранилась их работоспособность после аварии. WiFi-системы позиционируются как универсальное средство передачи информации, с использованием которой могут решаться всевозможные задачи связи, наблюдения, диспетчеризации и оповещения. Такие системы могут частично выполнять функции аварийного оповещения на небольших шахтах-лавах. Для остальных шахт их можно рассматривать как дополняющие средства аварийного оповещения и как системы связи в аварийной ситуации в тех местах и зонах, где сохранилась их работоспособность после аварии.
В системах радиопередачи через толщу горных пород используются антенно-фидерные устройства, которые располагаются на поверхности или в крайних случаях в подземных выработках с низкой вероятностью повреждения. Системы формируют однонаправленный канал радиосвязи от диспетчера к персоналу в горных выработках на низкой частоте (1–10 кГц) и обеспечивают массовое (аварийное) и индивидуальное оповещение (вызов отдельного человека) и передачу текстовых сообщений. Сигналы принимают индивидуальные радиоблоки, встраиваемые в головные светильники, или стационарные приемники, устанавливаемые в местах наиболее вероятного нахождения людей. За счет отсутствия (или минимизации) подземной инфраструктуры и ее резервирования такие системы обладают высоким коэффициентом готовности, обеспечивают полное радиопокрытие всей зоны горных работ, в том числе с учетом перспективы их развития, и обеспечивают доставку сигнала аварийного оповещения независимо от местоположения персонала во всевозможных аварийных ситуациях. Недостаток систем — их невысокое быстродействие, которое, тем не менее, достаточно для аварийного оповещения. Другой недостаток — отсутствие встроенных средств получения подтверждения о приеме сообщения об аварии. Однако такие системы поставляются комплектно с системами наблюдения за положением персонала, с помощью которых подтверждается получение сигнала об аварии с временными задержками, сравнимыми с другими системами. Системы, в которых используется передача радиосигналов сквозь толщу горных пород, выполняют функции аварийного оповещения подземного персонала и являются основным средством аварийного оповещения для шахт, особенно имеющих развитую структуру горных выработок.
Таким образом, единственной технологией, обеспечивающей гарантированную доставку сообщения об аварии персоналу в подземных выработках независимо от места их расположения и при любых разрушениях в шахте, служит технология радиопередачи сквозь толщу горных пород. Ее отличает стойкость к аварийным ситуациям, кроме этого, при эксплуатации не требуется дополнительных технических средств, проведения монтажных и наладочных работ при подвигании горных выработок, что обеспечивает низкую стоимость внедрения таких систем и владения ими. Системы связи на основе излучающего кабеля, микросотовой связи (DECT, WiFi) и активных радиометок формально могут использоваться для аварийного оповещения, однако им присущи следующие недостатки: наличие в горных выработках оборудования и разветвленной кабельной сети, которые имеют высокую вероятность выхода из строя, что при аварийных ситуациях не позволяет обеспечить надежную доставку сигнала об аварии; сложность обеспечения необходимой степени радиопокрытия; высокая вероятность появления зон с радиотенью при ведении горных работ; значительная стоимость эксплуатации из-за необходимости постоянного обслуживания технических и программных средств.
Наблюдение. Для наблюдения за положением персонала обычно предлагаются системы на основе технологии двухсторонней высокочастотной радиосвязи. Развертывание таких систем заключается в использовании подземных стационарных считывателей, которые разделяют подземное пространство на непрерывную систему зон (участков), в которых контролируется наличие персонала. Обычно в системе наблюдения применяются активные радиометки (RFID), в некоторых случаях существует возможность оценивать расстояние между радиометкой и стационарным считывателем в зоне действия последнего. При сплошном радиопокрытии положение персонала может быть определено с точностью Ѓ}(2–20) м, при этом зона действия считывателя составляет от 50 до 200 м. Эти же параметры характеризуют системы позиционирования с использованием технологии WiFi. Наиболее актуальным является определение положения персонала в аварийных ситуациях, однако именно в этих ситуациях из-за массового перемещения его с высокой скоростью гарантированное позиционирование может осуществляться только с точностью, которая сравнима с расстоянием между считывателями.
Таким образом, все известные системы наблюдения за положением персонала основываются на использовании двухсторонней высокочастотной радиосвязи и подземных стационарных считывателей (точек доступа); имеют высокую вероятность отказов считывателей, линий питания и связи, что делает невозможным гарантированное наблюдение за положением человека в нормальных и аварийных ситуациях; позволяют надежно определять положение персонала с точностью, сравнимой с расстоянием между считывателями; могут осуществлять поиск его только в нормальных условиях. Некоторые системы дают возможность определить направление и скорость перемещения персонала, что позволяет контролировать нахождение его в запретных зонах, на конвейерной ленте и т.д.
Поиск. В нормальной ситуации поиск обеспечивается программно-техническими средствами системы оповещения-наблюдения, которые позволяют, с одной стороны, отобразить в диспетчерской на схеме шахты текущее положение искомого работника, с другой — вызвать его к средствам связи через системы наблюдения или массового оповещения. В аварийной ситуации (при отказе или разрушении подземной инфраструктуры) должен обеспечиваться оперативный поиск людей за завалами и под ними. Ни одна из рассмотренных технологий (RFID, DECT, WiFi, массовое оповещение, излучающий кабель), предусматривающих использование стационарных технических средств в горных выработках, не обеспечивает поиск застигнутых аварией людей за завалами и под ними. В то же время известны системы, позволяющие осуществлять поиск людей за завалами мощностью до 50 м с использованием радиочастот 4–30 кГц и на расстоянии до 5 м на частотах 1–2,5 ГГц. Типичная система поиска состоит из индивидуального приемопередатчика, являющегося частью обязательного персонального оборудования, и носимого поискового устройства, входящего в экипировку спасателей.
В нормальной ситуации поиск осуществляется с помощью системы определения положения человека с точностью до считывателя. Начальная точка поиска в аварийной ситуации — положение персонала, зарегистрированное системой наблюдения на момент возникновения аварии. В аварийной ситуации из-за высокой вероятности отказа подземной инфраструктуры поиск за и под завалами ведется с помощью средств, которые не зависят от других систем обеспечения безопасности.
Аэрогазовый контроль и защита. Из-за тяжести возможных аварий наиболее актуально защитное отключение электрооборудования при опасных концентрациях газа и пыли и их смесей. Для этого необходимо контролировать концентрацию метана и пыли при обеспечении достоверности, оперативности, надежности и высокой готовности средств АГЗ. При этом средства АГЗ должны быть стационарными, не зависящими от персонала и полностью детерминированными, т.е. для них исчерпывающим образом должно быть определено их функционирование во всевозможных ситуациях и режимах. Вторая важная задача — предупреждение персонала об опасной окружающей атмосфере с помощью индивидуальных средств, обеспечивающих контроль кислорода, оксида углерода и метана. Совмещение в единую систему стационарных, переносных и индивидуальных средств АГК может рассматриваться как перспективная задача, так как пока отсутствуют научно обоснованные методы обработки данных, получаемых от нестационарных средств АГК, и их интеграции с данными стационарных средств АГК.