ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ LI-FI НА БУРОВОЙ УСТАНОВКЕ
Рубрики: ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
2.
Астраханский государственный технический университет
3.
Астраханский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 37
по 41
Статус:
Опубликован
Получено:
10.10.2017
Одобрено:
21.02.2020
Опубликовано:
13.10.2017
Классификаторы:
УДК 622.242: 621.385.6
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
радиоизлучение, технология Li-Fi, передача данных, LED-лампа, светодиодное освещение
Аннотация (русский):
Рассматривается возможность передачи информации при помощи светового потока от обычной светодиодной лампы по технологии Li-Fi. Данная технология применяется для разгрузки радиоволнового излучения, обилие которого негативно влияет на процесс бурения. Однако применение Li-Fi в качестве сверхбыстрого способа передачи данных имеет много нюансов, которые следует учитывать, выбирая данную технологию. К достоинствам Li-Fi отнесены безопасность данных, выборочное покрытие территории передачи данных, удобство использования во время обслуживания и ремонта электрооборудования, возможность получения и передачи информации практически в любом месте. Проведен сравнительный анализ эффективности Wi-Fi и Li-Fi-технологий в контексте исследования. Определяются возможности использования современной электроники в качестве приемника и передатчика информации с помощью Li-Fi.
Рассматривается возможность передачи информации при помощи светового потока от обычной светодиодной лампы по технологии Li-Fi. Данная технология применяется для разгрузки радиоволнового излучения, обилие которого негативно влияет на процесс бурения. Однако применение Li-Fi в качестве сверхбыстрого способа передачи данных имеет много нюансов, которые следует учитывать, выбирая данную технологию. К достоинствам Li-Fi отнесены безопасность данных, выборочное покрытие территории передачи данных, удобство использования во время обслуживания и ремонта электрооборудования, возможность получения и передачи информации практически в любом месте. Проведен сравнительный анализ эффективности Wi-Fi и Li-Fi-технологий в контексте исследования. Определяются возможности использования современной электроники в качестве приемника и передатчика информации с помощью Li-Fi.
Ключевые слова:
радиоизлучение, технология Li-Fi, передача данных, LED-лампа, светодиодное освещение
радиоизлучение, технология Li-Fi, передача данных, LED-лампа, светодиодное освещение
Введение В настоящее время одной из проблем современного отслеживания процесса бурения и анализа скважины является неточное получение данных. Так, например, для получения сведений о состоянии стенок скважины и информации о состоянии грунта в буровую колонну монтируются специальные устройства, которые передают информацию на приемники сигнала. Очень важно получить максимально точные данные для того, чтобы подобрать нужное долото, подготовить необходимый промывочный раствор и раствор для цементирования определенного участка. Поэтому актуальной задачей становится обеспечение максимального отсутствия воздействия на приемник сигнала. Аналогичные задачи решаются и относительно средств связи, а именно раций, т. к. некачественное и нечеткое получение данных в виде радиосообщения усложняют работу персонала. В связи с особенностью некоторых месторождений основной помехой для получения более точных данных является загруженность радиочастотного диапазона. Так, на буровой установке из стороннего оборудования используются такие средства радиоизлучения, как рации, Wi-Fi-роутеры, усилители мобильной связи и т. п. В нашем исследовании была поставлена задача улучшить качество сигнала различными способами. Одним из таких способов может выступать технология Li-Fi. Что такое Li-Fi Технология Li-Fi является альтернативой радиоволновой передачи данных, она позволяет осуществлять передачу данных при помощи светового потока. Основной принцип действия основан на мерцании светодиодной лампочки. В связи с тем, что LED-лампа мерцает с частотой, не заметной для человеческого глаза, она идеально подходит для данного типа передачи данных. Такая система позволит быстро и эффективно передавать данные и обеспечить безопасность связи. Если рассмотреть спектр применения данной технологии на буровой установке, то она позволит не только разгрузить радиочастотные волны, но и обеспечить более широкий ряд функций, таких как мобильное получение необходимых данных практически в любом помещении со светодиодным освещением, обеспечение качественной внутренней связи на территории месторождения, контроль параметров бурения в любой момент времени. Для работы Li-Fi необходимо наличие нескольких устройств: - устройство, генерирующее цифровой сигнал в импульсный; - светодиодная лампочка; - фотоприемник; - устройство кодировки импульсного сигнала в цифровой. Используя технологию Li-Fi, можно создать внутреннюю сеть, которая позволит обеспечить мобильный, быстрый, безопасный обмен информацией, а также исключить использование большого количества устройств радиосвязи на территории буровой. Безопасность данной сети обусловлена тем, что LED-лампочка передает информацию только до тех объектов, до которых доходит световой поток. Схема работы Li-Fi представлена на рис. 1. Рис. 1. Принцип работы Li-Fi Использование технологии Li-Fi позволит быстро получить какую-либо информацию и донести ее до сотрудников, не используя беспроводную передачу данных Wi-Fi [1]. При подключении интернета можно полностью исключить использование Wi-Fi, что значительно разгрузит радиоволны. Кроме того, передача данных по Li-Fi значительно быстрее, чем по сетям Wi-Fi (примерно 224 Гбит/с). Оперативное получение информации и документации по эксплуатации буровой установки станет возможным в любом месте установки светодиодного освещения. Помимо этого, можно контролировать работы, исправность и внесение корректировок в автоматическую систему управления и программу СКПБ ТМ «КУБ», которая осуществляет сбор большинства данных процесса бурения, обработку и передачу информации до пользователя. На данный момент данные операции осуществляются либо в помещении комплектных тиристорных устройств, либо у бурового мастера, что усложняет работу. Технология Li-Fi, как и любые другие способы передачи данных, имеет свои недостатки [1]. Например, обязательным условием является оборудованное помещение под LED-освещение. Также передача данных не происходит через какие-либо препятствия для света. Кроме того, устройство, принимающее сигнал, должно быть оснащено фотоприемником. Конечно, если использовать современный смартфон, то для приема данных отлично подойдет датчик освещенности, однако если мы хотим еще и передавать информацию, то нам потребуется либо применить сторонний прибор (например, Li-Fi-передатчик с разъемом 3.5 mmTRS), либо использовать встроенную индикацию, если таковая имеется. Аналогично обстоит дело и с планшетами, и с настольным ПК, и с ноутбуками (хотя компания «Apple» уже работает над применением данной технологии в ближайшем будущем). Шотландская компания «PureLiFi» представила оборудование для работы в системе Li-Fi под названием «LiFi-X» на всемирном мобильном конгрессе (Барселона, 27 февраля - 2 марта 2017 г.) [2]. Данное оборудование состоит из двух устройств: LiFi-X Access Point и LiFi-X Station (рис. 2). Рис. 2. LiFi-X Access Point и LiFi-X Station LiFi-X Access Point представляет собой устройство для генерации сигнала [3]. Именно оно создает «мерцание» LED-светильников и отвечает за принятие обратного сигнала. Ввиду особенности конструкции разработчики рекомендуют использовать установку LiFi-X Access Point таким образом, чтобы устройство могло беспрепятственно принимать обратный сигнал. LiFi-X Station является приемником сигнала и способна также передавать данные. В настоящее время «PureLiFi» работает только с организациями корпоративного уровня для развертывания решений Li-Fi и не продает свое устройство частным лицам. Проблема, связанная с ремонтом оборудования и контролем параметров, будет легко решаться при использовании Li-Fi. Электротехнический персонал сможет оперативно найти место поломки в электронной схеме и быстро устранить неисправность. Особое внимание стоит уделить неисправностям автоматической системы управления, настройка, наладка и контроль за которой осложняется наличием монитора вывода данных в кабине бурильщика и комплектном тиристорном устройстве. Так, например, при настройке бесконтактных концевых выключателей в лебедочном блоке необходимо наблюдать за системой защиты и регулировать положение «концевиков» таким образом, чтобы они срабатывали правильно и не допускали ложных срабатываний. В условиях бурения это очень важный параметр, и его настройка будет происходить гораздо быстрее, если электротехнический персонал сможет наблюдать за выводом данных, находясь непосредственно вблизи бесконтактного концевого выключателя. Для внедрения технологии Li-Fi на буровой установке важно определить, в каких помещениях и на каком месте необходимо их разместить в первую очередь. На рис. 3 приведена принципиальная схема осуществлении связи объектов. Возможны и другие варианты соединения, но в данном случае было выбрано независимое соединение. Это сделано для того, чтобы при выходе из строя одного из устройств другие могли работать независимо. Рис. 3. Принципиальная схема Li-Fi сети В настоящее время рассматривается возможность использования смартфона как полноценного устройства работы с Li-Fi. Почти каждый смартфон оснащен датчиком освещения. Именно компания «PureLiFi» планирует использовать смартфон в качестве приемника. При рассмотрении Android-смартфонов станет возможна и обратная связь за счет использования индикатора уведомления. Однако эксперты при изучении кода iOS 9.1 и далее нашли присутствие кодировки односторонней связи в iPhone. Из этого можно сделать вывод, что в ближайшем будущем нас ожидает новая технология сверхбыстрого Интернета. Заключение Внедрение инновационной технологии Li-Fi на буровых установках позволит не только избавиться от переизбытка радиочастотных устройств, но и улучшить и оптимизировать процесс бурения. Рабочий персонал сможет контролировать работу оборудования практически в любом месте. Помимо всего прочего, данные будут полностью защищены от стороннего взлома, т. к. в отличие от Wi-Fi связь будет проходить только в области распространения света, что особенно важно для политики различных компаний. С помощью технологии Li-Fi удастся значительно разгрузить диапазон радиоволн.
1. Li-Fi: как светодиодная лампочка превращается в модем. URL: http://habrahabr.ru/post/198874/ (дата обращения: 16.07.2016).
2. PureLiFi. URL: http://purelifi.com (дата обращения: 23.03.2017).
3. Bt (British Telecommunications) is testing LiFi. URL: http://purelifi.com/bt-british-telecommunications-is-testing-lifi/ (дата обращения: 20.11.2016).
