company_banner

Как мы из пещеры SMS отправляли



    Однажды мой коллега Пётр предложил поучаствовать в одном интересном проекте — в создании «пещерного телефона для спелеологов», так как сам увлекается спелеологией. У спелеологов есть такая проблема: беспроводная связь под землей на практике не работает. Приемлемый радиоприем возможен только в зоне прямой видимости, но стоит зайти за пару поворотов — и связи нет. А общаться надо на протяжении всей пещеры, длина которой может быть несколько километров. Мобильная связь там, конечно же, не ловит, а значит связи с внешним миром у групп, автономно работающих в пещере несколько недель, никакой нет.

    В августе 2018-го Петру предстояло участвовать в экспедиции в довольно сложную и опасную пещеру. Для этой экспедиции мы решили разработать новое устройство, которое бы решило проблему связи автономно работающих групп с внешним миром.

    Описание идеи


    У спелеологов есть «пещерные телефоны», работающие через полевой кабель (обычно это п-274), протянутый на всей протяженности пещеры, что-то вроде таких:


    (С) Павел Рудко, ТП17 «Недра», производство Красноярск.

    Идея была в том, чтобы подземный телефон подключать к смартфону, и через сотовую «базовую станцию» на поверхности держать связь с внешним миром. Чтобы можно было из-под земли отправить SMS родным, близким и друзьям, запросить прогноз погоды на поверхности, чтобы в случае ливней заранее подняться на поверхность.

    Петр с другими спелеологами планировал спуститься на дно системы Снежная, располагающейся в Абхазии и бывшей некогда второй по глубине пещерной системой в мире. Идти планировали через нижний вход, пещеру Банка. С точки зрения одной из главных пещерных опасностей — паводков, — заброска на дно этим путем намного безопаснее всех остальных известных маршрутов, но один очень опасный участок преодолевать всё же приходится — Ревущие каскады. Это совершенно непроходимые в паводок 250 метров по подземной реке. Перед прохождением этого участка мы хотели знать погоду на поверхности.

    От автономного подземного лагеря, в котором планировалось жить две недели, до ближайшего выхода на поверхность 3,5 км пути, с перепадом по высоте в 800 м. На всём маршруте другими группами, работавшими в пещере, уже была оборудована подземная линия связи — протянут полевой кабель П-274. Эту линию мы планировали использовать в нашей задумке.

    Оставалось сконструировать пару устройств: управляющее должно находиться у группы в пещере, управляемое — на поверхности в зоне уверенного приема GSM-сигнала. И нужно было придумать для них способ коммуникации. Управляемое устройство должно получать команды от управляющего и уметь принимать и отправлять SMS. Важным условием было полная автономность устройства на поверхности в течение двух недель, то есть всего срока экспедиции, так как у входа в пещеру нас никто не ждал. Некому было подзарядить, заменить батарейки или перезагрузить устройство.

    В разработке принимали участие:

    • Ковешников Петр — автор идеи, инициатор, разработка программной части.
    • Матвеев Любомир — сборка, монтаж, разводка плат трансиверов.
    • Шелепин Сергей — проектирование трансиверов.

    Общая схема такая. На поверхности установлена базовая станция, она питается от аккумулятора, заряжаемого от солнечной батареи, должна работать не меньше двух недель учитывая среднюю продолжительность походов по пещерам, и должна быть автономной, чтобы для её работы не требовалось внимание людей. Человек внизу может с помощью зажима-«крокодильчика» или прикручивающейся клеммы присоединиться в любом месте линии (протянутого в пещерах полевого провода) и установить связь подземного телефона с наземной станцией. Она находится в «спящем» режиме, периодически «просыпается» и принимает сервисные сигналы. Спящий режим нужен для экономии заряда аккумулятора, потому что не всегда бывает солнце, чтобы питать батарею.

    А теперь немного технических подробностей.

    Реализация идеи


    Использовавшийся нами в этой экспедиции комплекс выглядел следующим образом:

    1. Два смартфона на Android, на которых запущена специально написанная программа.
    2. Два трансивера собственной разработки, подключенных к подземной линии и к аудиопортам телефонов.
    3. Двужильный полевик П-274 длинной около 3600м, протянутый на глубину 800 м.
    4. Комплекс питания поверхностного телефона.
      1. Power bank для питания «поверхностного» телефона.
      2. Arduino, который перезапускает процесс зарядки телефона от power bank.
      3. Солнечная панель для зарядки power bank.



    За основу взяли схему обычного телефона, только вместо человека смартфон сам получает и передаёт команды. Для общения между собой устройства обмениваются последовательностями звуковых сигналов — DTMF-тонов (двухтональный многочастотный аналоговый сигнал с 16 тонами). Канал получается полудуплексным. Для передачи самих данных используется 9 тонов из 16, а остальные 7 — служебные, например указывают на начало/конец сообщения/последовательности, сигнал аварийной перезагрузки и т.п. Длительность DTMF-тонов, а значит и скорость передачи варьируется от 1 тона в секунду до 15 тонов в секунду. Без учета технических пауз это соответствует 0,3—5,5 байт в секунду. Смартфоны с помощью библиотеки dtmf-cpp преобразуют текст в тоновые сигналы и обратно.




    Трансиверы подключены к телефонам через аудиоразъём 3,5 мм с помощью 4-PIN миниджека, как обычная гарнитура. Любой аудиосигнал, который хочет воспроизвести телефон, поступает в трансивер, и всё, что происходит в линии, трансивер усиливает и передаёт в телефон на канал микрофона. Кроме усиления входного сигнала трансивер изолирует телефон от линии во избежание его повреждения в результате случайных всплесков напряжения. Кроме того, трансивер управляет разделением среды передачи. Когда телефон пытается что-то воспроизводить, трансивер подключает к линии левый аудиоканал телефона, в остальное время к линии подключен канал микрофона, с которым соединена «земля». Когда нужно передать, то ПО в правый канал отдает служебный сигнал, чтобы трансивер переключился в режим передачи.

    Послушать, как общаются наши трансиверы, можно тут: cloud.mail.ru/public/JAjQ/wuF4XMm4W

    На телефонах запущена самописная программа, слушающая канал связи в ожидании определенных сигналов или ввода пользователя через интерфейс. Алгоритм передачи данных:

    1. Пользователь на управляющем телефоне выбирает в меню нужную команду.
    2. Программа формирует запрос в виде потока байтов.
    3. Поток делится на последовательности не больше 16 байтов, в каждую из них добавляется контрольная сумма, а затем последовательности байтов кодируются в последовательности DTMF-тонов. В набор последовательностей тонов добавляются две служебные последовательности, обозначающие начало и конец группы последовательностей.
    4. Каждая последовательность кодируется в PCM 16bit 8000/s mono и воспроизводится телефоном.
    5. Каждая последовательность считывается управляемым телефоном, декодируется, проверяется на ошибки и, в зависимости от результата, отправляется сигнал успешного или неуспешного получения.
    6. После получения сигнала подтверждения управляемый телефон передает следующую последовательность или повторяет текущую.
    7. Когда все последовательности успешно получены, управляемый телефон собирает из последовательностей поток байтов, декодирует его в команду и выполняет её.

    Передача данных от управляемого телефона к управляющему выполняется по тому же алгоритму.

    Видео доступно тут: https://drive.google.com/file/d/1Y4O5R1Hce0S_djni-B1k5_B9Lw7uRlyp/view?usp=sharing


    Пример: человек в пещере на своём смартфоне в программе выбирает команду выбирает команду «Отправить SMS», вводит номер телефона, на который нужно отправить сообщение, и его текст. Все эти данные кодируются посредством DTMF-сигналов, в тоновом режиме передаются по проводу на поверхность, там другой телефон их декодирует и через свою SIM-карту отправляет SMS на указанный номер. С обратной связью примерно такая же схема: телефон периодически просыпается, выходит из авиарежима, получает накопленные у оператора SMS и хранит их у себя в ожидании, пока из пещер придет служебная команда «дай мне SMS». Всё, что накоплено, смартфон передает по линии вниз.

    Электропитание


    Весь комплекс в течение экспедиции должен от чего-то питаться. С питанием подземного телефона никаких проблем не возникает — и телефон, и трансивер, имеют встроенный аккумулятор, во время использования потребление не слишком большое, в остальное время они выключены. С питанием «поверхностного» управляемого телефона ситуация гораздо сложнее: ему нужно продержаться в рабочем состоянии не менее двух недель.

    Если смартфон непрерывно будет слушать линию, да еще и подключен к GSM-сети, питания ему хватит на несколько часов, и солнечная панель не решит эту проблему, поскольку она даёт меньше энергии, чем потребляет смартфон, и power bank лишь растянет время работы на день-два. Пришлось делать режим ожидания, в котором линия не прослушивается, а также включить авиарежим. Программа после 5 минут бездействия засыпает и просыпается раз в 10 минут на 15 секунд, ожидая специального сигнала пробуждения. Авиарежим отключается 6 раз в сутки на 10 минут для получения SMS. Проблема в том, что управление авиарежимом требует для приложения повышенных прав, которые нельзя получить, не рутуя телефон. Вся остальная функциональность приложения, не связанная с энергосбережением, не требует повышенных прав и работает на любом телефоне с Android 4.1 и выше.

    Полевые испытания и планы


    В этой экспедиции Пётр с командой спелеологов первый раз опробовали устройства в полевых условиях. Без проблем, конечно, не обошлось. Приложение было написано очень быстро, на коленке, потому что сроки экспедиции поджимали.

    Было две больших программных проблемы, проблема с питанием «поверхностного» аппарата и с герметизацией «поверхностного» комплекса, проблема с коннектором. К большинству проблем ребята оказались готовы и использовали заранее подготовленные запасные варианты, с чем-то импровизировали на ходу. Так или иначе, система работала, нам удалось провести полноценное тестирование. Вторая группа, оставшаяся на дне пещеры, чтобы доисследовать первопрохождение после отъезда основной части экспедиции, сообщала о результатах, а также узнавала текущую погоду и прогноз. Почти все обнаруженные проблемы и недоработки были легко устранимы и мы их исправили к следующей экспедиции в Снежную, которая прошла в декабре 2018 — январе 2019 года.

    В ходе испытаний мы выяснили максимальную стабильную скорость передачи данных. Она не отличается от максимальной стабильной скорости, полученной в лабораторных условиях при подключении аппаратов напрямую друг к другу. Сигнал, передаваемый через протянутую через пещеру линию связи, никак не искажался, посторонних шумов сопоставимой громкости не замечено. Лишь незначительно с глубиной спуска падала громкость сигнала. Из-за программных проблем также удалось проверить работу в условиях искаженного, «заикающегося», прерывающегося сигнала, при котором, на первый взгляд, успешной передачи не добиться. Тем не менее, удалось подобрать режим работы, при котором даже в таких условиях поддерживается связь двух устройств — это наводит на мысли о потенциально очень высокой устойчивости созданного нами протокола передачи.

    Изначально планировалось использовать power bank для питания верхнего телефона. Оказалось, что имевшийся у нас power bank заряжал телефон до 100 % и выключался. Чтобы снова инициализировать зарядку нужно было вытащить провод из power bank и вставить обратно, иначе он не понимал, что телефон сел и пора снова отдавать энергию. До экспедиции оставалась пара дней. Я не придумал ничего лучше, кроме как приколхозить Arduino.


    Видео: cloud.mail.ru/public/76ay/F5xinJZQi

    По расписанию Arduino раз в три часа с помощью реле разрывала канал +5v USB кабеля питания от power bank и через 15 минут включала его обратно. Сначала плата питалась от 4 батареек АА, а затем приспособили батарейный отсек с четырьмя банками 18650. Это оказалось самым слабым звеном, потому что именно аккумуляторы, питавшие Arduino, сели первыми. Но какую-то часть времени она проработала. Первая группа экспедиции, которая поднялась на поверхность, поменяла аккумуляторы, и система проработала ещё неделю.

    Мы продолжаем наши эксперименты: есть рабочий вариант телефона-донора, к которому через отверстие в корпусе припаян большой блок с 18650. Телефон в режиме ожидания, и аккумуляторы разрядились только спустя 26,5 дней!





    Поэтому в будущем мы, вероятно, откажемся от солнечной панели, которая тоже является слабым звеном: её может запорошить пылью или снегом, забрызгать грязью. За три недели экспедиции с 4,6 В рабочего напряжения аккумуляторов для трансивера «верхний» разрядился до 3,8 В, а «нижний» до 4,1 В.

    Текущая версия нашего трансивера не умеет работать как обычный телефон. Хотим доработать схему, чтобы можно было использовать трансивер без смартфона в режиме обычного «пещерного телефона»: нажал — говоришь, отпустил — слушаешь.

    Сейчас ПО поддерживает только прием и передачу SMS, а также ряд служебных команд. Протокол передачи данных не накладывает никаких ограничений, кроме пропускной способности, поэтому можно относительно легко запрограммировать скачивание прогноза погоды из интернета или, например, отправку сообщений в мессенджеры. К сожалению, скорости передачи не хватит, чтобы полноценно выходить в интернет и передавать картинки. Максимальная стабильная скорость сейчас около 6 байтов в секунду. На стабильном канале на передачу или получение одной SMS в 160 кириллических символов уходит около 1 минуты.

    К ближайшей экспедиции мы планируем доработать ПО, добавив в него недостающие функции и исправив ошибки, а также переработать систему питания «поверхностного» комплекса. Уже реализовали функцию прозвона линии — раз в минуту даётся сервисный сигнал, чтобы проверять линию на наличие разрывов. Ещё добавили сервисные функции типа ручной установки скорости, принудительной перезагрузки и прочие мелочи. Может быть, потом сделаем чтобы телефон сам заходил в интернет и узнавал прогноз погоды. Очень хочется подключить к поверхностному телефону собственную метеостанцию, собранную, возможно, на базе Arduino и посылать актуальные данные с датчиков вниз по линии.
    Mail.ru Group
    1816,00
    Строим Интернет
    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    Комментарии 67

      +6
      Интересно, пару аналоговых модемов можно ли приспособить для передачи данных по такой линии?
        +2
        Да, «режим выделенной линии». И три километра по полёвки для них далеко не предел. Только вопрос с питанием всего этого остаётся открытым, но ваша мысль мне понравилась.
          +2
          питать по линии само собой, постоянкой 110в например :)
          надо правда придумать где брать запас энергии для всего этого хозяйства
            +5
            Поставить «минигэс» из пропеллера и шагового двигателя со стабилизатором на подводной части какого-нибудь водного потока с достаточной энергией течения. Мы так в древние времена заряжали аккумуляторы видеокамер в сложных водных походах (по определению река с мощным течением всегда под боком).
          +2
          Я бы смотрел в сторону интегральных модемов V.34, таких как SI2494. Их скорость позволяет без особых проблем передавать речь в цифре, а потребление меньше, чем у старых модемов. Правда, немного дороговато. Существуют и открытые программные реализации, не знаю только, насколько они применимы на смартфоне.
            0
            Правда, немного дороговато
            несколько тысяч — совсем чуть-чуть :)
              0
              Смартфон тоже не 35 копеек стоит.
                0
                б.у. старой модели на авито можно даже и с дефектами — почти 35 копеек :)
            0
            Вариант аппаратных модемов рассматривался нами, но не вписался из-за усложнения конструкции и возрастающих проблем с питанием. Было бы больше времени, финансов и профильных навыком попробовали бы.
            +10
            Круто!
            В идеале на «базовой станции» можно отказаться от телефона, перейти на GSM модуль, его не надо рутовать для включения авиарежима, и построить все на микроконтроллере — для постоянного экономичного прослушивания/арбитража линии.
            В дальнейшем видится развите проекта как реализация «мультимастеринга» на линии, для возможности работы нескольких групп, в т.ч. с обменом сообщениями между ними.
            Полагаю, что доведи эту идею до коммерческой реализации — покупатели найдутся.
              0
              Вы сильно переоцениваете покупательную способность отечественных спелеологов)
              +4

              А разве не проще было бы вместо отправки смс — написать заранее скрипт, который бы из дома каждые N часов отправлял смс с прогнозом погоды, и вы когда выходили бы на связь — сразу получали бы его при синхронизации.
              Ещё вопрос: а может было бы проще как-то делать gsm extender, по сути прикрутить к этому кабелю антену с усилителем на батарейках, и при необходимости подключать эту антену к вашему пещерному телефону, который бы думал что находится на улице, и спокойно сам уже ловил бы себе какие нужно сигналы, отправлял смс и может даже принимал звонки.
              П.с.: не стыдно не знать, стыдно не спрашивать.

                +1

                Кстати да, на старых телефонах и возможно даже на некоторых новых есть тычка для внешней антенны.

                  +5
                  Вы предлагаете через полевку гнать 900 МГц, или я не так понял?
                    0
                    Нет возможность отправки смс это наименее простая часть проекта и намного полезная функция, чем возможность просто получать возможность получать прогноз погоды — можно о чп сообщить, со результатах рассказать, контрольные сроки подвинуть, вконце концов запросить какая погода именно сейчас у кого-нибудь из местных.
                    +1

                    На поверхность кинуть какой-нибудь GSM-3G-роутер со встроенным аккумулятором и ethernet-портом (интересно, есть ли такие? С аккумом есть, но обычно они только wi-fi раздают), потом пару модемов из верхнего комментария. В пещере раздать Wi-Fi и можно переписываться в Whatsapp :)
                    Короче, возможностей для развития множество.

                      +1
                      Я немного не понял. Вы фактически тащите за собой бухту кабеля постепенно его разматывая? Или кабель как то стационарно установлен в пещере и вы просто можете к нему подключаться в некоторых точках? В первом случае не понятно, чем кабель такой особенный. Так ведь можно хоть бухту Ethernet с собой таскать и получить куда больше 6 байт в секунду. Во втором случае можно пойти дальше и использовать кабель в пещере (после доработки) как антенну и получить вообще радиосвязь как в метро.
                        +4
                        Полевка — он-же: П-274М – провод полевой связи с двумя скрученными жилами, с изоляцией из полиэтилена высокой плотности
                        Область применения кабеля:
                        Предназначен для полевой связи с прокладкой в грунте, по земле, подвеске на опорах или местных предметах, а также для кратковременной прокладкой через водные преграды.
                        Оболочка твердая и крепкая, фотостабильная. внутри есть стальные жилы, что дает неплохую механическую защиту. Электрическое сопротивление токопроводящих жил на постоянном токе должно быть не более 65 Ом.Предельно допустимая рабочая температура -50°С до +65°С
                        И цена достаточно копеечная в сравнении с UTP.
                          +1
                          Автор же пишет — 3,5 км. А витой парой как? репитеры (как во времена коаксила) каждые 100 метров ставить?
                            0
                            Можно занизить частоту карт перепайкой кварца, но 3км — не получится конечно. Надо вспомнить что там ещё было во времена строительства локалок кроме полевки и П-268 :)
                              0

                              10 мегабит/сек по п-296 -> километр
                              1 мегабит — 10 км
                              xDSL обычно даже более высокие скорости даёт за счёт лучшего использования полосы

                            +2
                            Кабель уже проложен (предыдущими экспедициями). Ещё бывает что кабель где-то рвется (из-за упавшего камня, например), тогда его соединяют скруткой. В пещере, в сырости и грязи соединять порвавшийся ethernet такое себе. К тому же он сильно тяжелее, чем полевка.
                              0

                              Думал предложить оптический кабель, они очень лёгкие и судя по Гуглу есть совсем недорогие. Но раз камни… скрутки там не получится ...

                            +2
                            У Ардуины оттяпайте регулятор напряжения и светодиод, поставьте библиотеку Ports в которой есть модуль Sleepy::loseSomeTime(), после подгонки источника питания по напряжению будет она у вас работать не неделю а годами.
                              0
                              Смартфон Philips W732 с батарей емкостью 2400 мАч лет 5 назад мог работать чуть меньше недели, а если положить на полку, то, наверное, и две недели бы протянул. Видимо надо выкинуть телефон из статьи и выбрать другую модель.
                              Было бы интересно организовать канал на линии с помощью модемных протоколов, потому что скорость связи в статье на уровне связи с New Horizons.
                                0
                                Лет 5 назад 2400 мАч уже было очень мало для смартфона. 6 лет назад был Lenovo P780 с батареей 4000 мАч. Но сейчас есть и смартфоны с более ёмкой батареей.
                                0
                                Так есть же телефоны с автовключением и автовыключением.
                                  0

                                  Передавать и принимать лучше специально обученными модемами — xDSL, PLC (powerline communication). Плюс в том, что есть готовые продукты под это, остаётся решить вопрос с герметизацией.
                                  Второе — фантомное питание. Напряжение в линии хотя бы до 48 вольт поднять (тут компромисс между КПД и безопасностью), с обязательным ограниченим тока с питающего конца, типа стабилизатора CV-CC. На "пещерном" конце — преобразователь "вниз" для зарядки техники и питания (модема, вайфая) для передачи данных.
                                  На "наземном" конце — источник энергии + повышающий преобразователь и второй модем.

                                    +1
                                    Они на земле смартфон не нашли чем две недели питать, а ты ещё предлагаешь в пещеру питание гнать ))
                                      +1

                                      В пещере 100 % влажность. Местами просто потоки воды.
                                      Вопрос, как такое напряжение перенесет существующий провод при длине в несколько километров.
                                      Перепрокладывать на новый — витую пару, или ещё какой-то другой — задача трудоемкая, и если возможно решить вопрос связи без перепрокладки, то нужно решать без нее.

                                        0
                                        Еще, прикол в том, что постоянное напряжение + влажность = коррозия кабеля и быстрый выход из строя, причем, в самых труднопроходимых местах, где много воды.
                                        0
                                        Нужна возможность продолжать использовать полевик изначальных задач т.е. для общения разных груп между собой посредством обычных надежных подземных телефонов.
                                        0

                                        И, поскольку это в некотором роде life support application, стоит обязательно вопрос надёжности применённых железок и решения в целом продумывать. Скажем, самодиагностику частей системы реализовать с вочдогами.

                                          0
                                          А смысл в текущем раскладе? Сработала самодиагностика, перезагрузка не помогла — и где этот life support? Должны быть ещё спецы в доступе, которые помогут проблему решить.
                                            0
                                            В ответственных задачах отсутствие связи само по себе воспринимается как авария
                                            Наверное, снаружи кто-то всё же должен оставаться
                                            Скажем, по какой-то причине группа не вышла на связь — сколько времени таймаут на начало поисково-спасательной операции?
                                              0
                                              У групп есть заранее обговоренные контрольные сроки, которые из дома или группами работающими в том же районе, если таковые имеются. Они разворачивют спасательную операцию если группа не выходит на связь к контрольному сроку. Сроки выставляются из расчета возможной проблем со связью так чтобы группа успела выйти на поверхность и сообщить о себе обычными средствами.
                                          0
                                          Есть интересное устройство предающее hdmi сигнал до 3х километров через любую более менее проводящую среду (вода и люди отлично подходят в качестве проводника), но лучше проволока, можно даже без изоляции
                                          youtu.be/TZXxr6BbACo
                                          Тут связь конечно только односторонняя, но на куда большей скорости. Нужно сделать что то подобное с похожим передатчиком.
                                            0
                                            Прошу заметить, то, что у вас телефон 26 дней продержался в городе, не значит, что он продержится в горах.
                                            А так то современные чипы и неделю на родной батареие держатся. У меня Xiaomi 6pro если я его не использую — неделю с включенным gps и wifi держится(ну и радиомодулем само собой). Тот же телефон в глубине квартиры(связи практически нету) — держит меньше суток.

                                            Ну и есть же аудио модемы уже с исходниками для андроид. play.google.com/store/apps/details?id=bit.zeyde.audiomodem&hl=en_US
                                              0
                                              «про 26 дней» — конечно не значит!, поэтому количество внешних аккумуляторов в последней модификации поднято увеличено вдвое с 4х до 8и.
                                              «неделю с включенным gps и wifi держится» — покупать специальный телефон? у нас весьма ограничен бюджет, намного эффективнее заменить родной аккум на внешний легко масштабируемый на 18650.
                                              «модемы уже с исходниками для андроид» — а вот это реально интересно, спасибо за наводку!
                                              +6
                                              Авиарежим отключается 6 раз в сутки на 10 минут для получения SMS.

                                              А вот это может вызывать проблемы. Когда смс-центр отправляет смс и получает ошибку при доставке (телефон то выключен), то следующие попытки доставки у него идут по определенной схеме. Пример: первые три попытки с интервалом в пять минут, а следующие с интервалом в час. И выход «верхнего» телефона из авиа-режима не факт, что совпадет со временем следующей попытки доставки. У смс еще есть срок жизни. Зависит от того, как настроено у отправителя и на смс-центре. На смс-центре приоритет выше.
                                                0
                                                Есть такая проблема, но на начальном этапе вопрос питания стоял более остро. Смс мы можем попросить переотправить, а вот севший аккум заменить будет некому.
                                                  0

                                                  если у вас есть возможность и желание продолжить написание статей, то хотелось бы подробней про использование одной линией разными группами, мешают ли друг другу, какие "подземные телефоны" используют, как разные группы поддерживают связь между собой и т.д.
                                                  Если уже есть статьи на других ресурсах, поделитесь ссылками. С инглишем не очень у меня, текстовую информацию воспринимаю только техническую, так что, пожалуйста, на русском. Заранее спасибо

                                                    0
                                                    Тут, пожалуй нечего с моим уровнем технической грамотности расписывать. О других статьях не знаю. Все спелеологи используют телефоны похожей конструкции. При подключении телефона к линии к ней напрямую подключен динамик аппарата. Если кто-то решит что-то передать, то все кто на линии его услышат. Работают по принципу push-to-talk как рации. Пра начале передедачи на телефоне нажимается кнопка, динамик отключается от линии и подключается микрофон через усилитель. В пещере редко работает столько групп, чтобы они друг другу начали мешать, хотя и такое встречалось (например, в Крубера-Вороньей).
                                                    На время передачи данным нашими аппаратами они занимают линию и все слышат послеодовательности dtmf тонов, что очень удобно для диагностирования проблем связи.
                                                    При достаточном качестве линии и наличии усиления сигнала на стороне телефона, для общения достаточно даже одного телефона с одной стороны и пары обычных наушников с другой, для этого нужно просто подключить к ним линию. Передача с телфона на наушники осуществляется обычным способом, а для обатной передачи нужно громко говорить в наушник. Сами были в шоке, но на 3.5 км хорошо проложенных полевки работало.
                                                –2
                                                Раз уж полевку положили, то может дешевле её было превратить в излучающий кабель, а «верхний» конец вывести в репитер и наружу (как это было сделано в довандальные времена в воронцовских). Тогда вся задача свелась бы лишь к согласованию и использованию обыкновенных мобильников.
                                                  0
                                                  Я далеко не эксперт, но мне не известно о технологиях позволяющих так сделать. Где об этом можно подробно почитать?
                                                    0
                                                    при подключении индукционного радио к полёвке — кабель будет работать как ведущий проводник.

                                                    Я читал, эффект есть даже при использовании 27-мгц трансиверов.
                                                      0
                                                      Можете подкинуть источников на эту тему?
                                                      А в чем преимущество такого способа если полевку все равно тянуть? Кажется проще использовать более простую и надежную технологию.
                                                        0
                                                        я ссылки давал в комментах

                                                        если фантазировать:
                                                        Наверху полнофункциональный телефон не нужен. Достаточно пресловутой ардуинки с GSM-шилдом. СМС взад-назад по кабелю можно гонять простым однопроводным телефоном с каким-нибудь MFSK-модемом.
                                                        Например, www.kk5jy.net/psk-modem-v1
                                                        С двух сторон однопроводные телефоны. Снаружи телефон с ардуинкой внутри (на ардуинке GSM-шилд и модем). Внутри однопроводной телефон с программой DroidPSK

                                                        В плюсах — проще с питанием чем полноценный смартфон обеспечивать
                                                          0
                                                          Как мы выяснили во второй итерации, обеспечивать смартфон питанием совсем не сложно см. последние фото. Всегда можно добавить еще аккумов 18650 — они легкие — или взять аккумы поемче. Тогда как простота и главное воспроизводимость (по крайней мере с доступными нам навыками) на порядок выше. Один из важных плюсов нашей реализации — индентичность нижнего и верхнего комплексов — тестировать и отлаживать вдвое меньше. Минус — скорость передачи, которой, к слову, для текущих задач все равно более чем хватает, но это, вероятно, решается если заменить DTMF на программную реализацию модемов вроде того что вы уже кидали выше. Еще один минус — сложность подключения дополнительных датчиков. Очень хотелось бы подключить полноценную погодную станицю.
                                                          0
                                                          насколько я понял из специализированной прессы, в основном используют в пещерах обычные телефоны. Или дорогие индукционные радиостанции. Экспериментируют с различными радиостанциями. В Европе более 30 лет используют MolePhone, HeyPhone. Это станции на СДВ. Сейчас на основе цифровых деталей делают новые станции, типа российской ФЕРРА и или францезской Nicola Mk3 cave radio

                                                          в промышленности используют технологии с ведущими проводниками. В шахтах, например. Аппаратура более компактная чем индукционные радиостанции, более надёжная чем телефон. Потому как если провод оборвётся — телефон работать не сможет. А при обрывах кабеля в системах с guide-wire есть большая вероятность сохранения связи даже через обрывы кабеля.

                                                          Также можно использовать однопроводную схему подключения телефона. Да, кабель тянуть, но только один. А это экономия массы.

                                                          Существуют технологии использования ведущего кабеля без разрыва изоляции. Индукционные катушки всякие. С модуляторами примерно на 100кГц.
                                                            0
                                                            К слову, однопроводная схема очень часто использовалась лет 10 назад когда экипировка для изучения пещер была менее доступна и менее совершенна, экономили в том числе и на полевике, но качество связи при этом на практике получается на порядки хуже
                                                    +1
                                                    Спасибо всем за предложения по прокладке другого кабеля, фантомного питания и прочее. Тут я немного внесу ясности:
                                                    1) Кабель проложен стационарно и висит там пока пригоден к использованию, его не убирают после экспедиции
                                                    2) Одновременно в пещере может работать несколько разных групп из разных спелеоклубов, которые пользуются обычными «пещерными телефонами» разных конструкций и они не должны друг другу мешать
                                                      0
                                                      Не хватает для завершенности схемы электрической принципиальной.
                                                      0
                                                      Идея интересная, но, как уже советовали до меня, лучше вместо телефона использовать GSM модуль и какой-нибудь контроллер.

                                                      У тех же Симкомовских модулей есть режим ожидания, когда они вроде как держат связь со станцией и могут в принцыпе принять звонок или СМС, но жрут оочень мало. Собственно могу посоветовать либо Telit либо SIMCOM, либо SieraWireless, других standalone GSM модулей я не встречал. Насколько я знаю только у симкома есть UART интерфейс управления, а все остальные имеют UART поверх USB, что добавляет геммороя.

                                                      По поводу питания «наземной станции» — есть предложение вместо павербанка использовать автомобильный аккумулятор и преобразователь напряжения. В пересчете на емкость получается сильно дешевле (За 2-4 тысячи реально купить 12В аккумулятор на 35-50 амперчасов), к тому же в отличии от литиевых аккумуляторов у автомобильных (уж не знаю что там внутри, точнее не помню) с работой в холоде ситуация получше. Разве что с зарядкой у вас будут проблемы, но я исхожу из того, что проще купить 1-2 аккумулятора и вообще не заряжать их в ходе экспедиции. Минус я вижу только один — аккумулятор тяжелый и вообще соотношение масса/емкость (и объем/емкость, смотря что для вас критичнее) у него хуже, чем у литиевых.

                                                      К стати, еще вариант на тему питания — по карте примерно в радиусе 6 км есть несколько населенных пунктов. Как вариант подрядить за скромную, по столичным меркам сумму, кого-нибудь из местных аборигенов каждый день менять павербанк на заряженный (я думаю жители глухой абхазской деревни за 1-2 килорубля в неделю подерутся за то, чтобы участвовать в данном мероприятии… я исхожу из того предположения что они живут там еще хуже, чем в Российской глубинке)
                                                        +2
                                                        В горах очень корректно считать расстояние «по карте 6км по прямой»
                                                        +1
                                                        Парни изобрели модем! Воистину новое, хорошо забытое старое.
                                                          +4
                                                          Ребята изобрели не модем, а полноценный (может быть и не очень полноценный, но хотя бы работающий) комплекс связи для пещер, Состоящий, как оно часто бывает, из кучи всем давно известных составляющих + небольшого «ноу-хау»). Я бы сказал что это вполне может называться изобретением — тут есть техническая новизна.
                                                          0
                                                          К точке входа в пещеру (или месту, где устанавливается наземная базовая станция) Вы пешком добираетесь или забрасываетесь транспортом (гужевым/вертолётным :)?
                                                          Просто если больших ограничений по весу нет — может для питания наземной части системы поставить большой автомобильный аккумулятор на 100 ампер-часов + автомобильное же зарядное устройство с USB выходом…
                                                            +1
                                                            В снежную, насколько я знаю, последний этап заброски пеший (несколько часов в гору).
                                                            И даже если вертолеты, то вес ограничен и у вертолета (вес всей снаряги и так большой) и тк выброска пешая.
                                                            +2
                                                            Почему бы не использовать длинные волны в пещере?
                                                              0
                                                              там антенна большая получается. Хотя радиостанции не сложные.
                                                              погуглите HayPhone, MolePhone и System Nicola Mk3 Cave radio

                                                              +1
                                                              читал про эксперимент по установлению системы связи из пещеры с использованием модифицированного APRS
                                                              Использовалось несколько несложных диджипитеров и выходной шлюз. Хотя пещера не такая длинная, как Снежная.

                                                              вот пара ссылок по радио в пещерах

                                                              aprs.org/cave-link.html

                                                              bcra.org.uk/creg/heyphone

                                                              caves.org/section/commelect/drupal/speleonics — журнал про всякую электронику для пещер
                                                                0

                                                                А провод обязательно нужно резать? Если он идёт по маршруту то логично иметь возможность без нарушения кабеля подсоединяется в любом месте. Правда что нужно сделать для возникновения ЭДС в кабеле я не знаю.

                                                                  0
                                                                  Нет, кабель для подключения мы не режем — при прокладке кабеля своевременно были сделаны отводы подключения в местах скруток, таких мест очень много, не только в лагерях.
                                                                    0
                                                                    Del
                                                                  +1
                                                                  для тех, кто хочет понять, что из себя могут представлять пещеры, видео и фото из другой экспедиции и другой пещеры, в которой пришел внезапный паводок
                                                                  статья в National Geografic
                                                                  видео
                                                                    0
                                                                    смотрел прессу специальную, там использовали провод как направляющий кабель. Описано применение 27-МГц трансиверов на большую дальность (антенной кабель трогали и говорили) и применение однопроводных телефонов (один конец из телефона на полёвку, второй — в землю)
                                                                    Причём телефон там простой.

                                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                    Самое читаемое