Soutenance mémoire
Contraintes de travail dans une mine souterraine
Conditions de travail
Comme l’environnement minier est un milieu dangereux, humide et sombre, les conditions de travail dans une galerie minière souterraine sont plus difficiles et plus contraignantes que dans un environnement plus conventionnel .
Les galeries présentent un certain nombre de caractéristiques qui rendent l’étude de la propagation dans ce milieu complexe et exigeante, comme la rugosité des parois et la topologie à variation continuelle du milieu. Il est donc indispensable d’étudier les problèmes du milieu de propagation afin d’implanter un réseau de communication qui permettra d’assurer la sécurité des mineurs et l’automatisation des tâches dangereuses.
L’étude de la propagation dans un tel milieu est une étape préliminaire au déploiement des différents modules du réseau afin de profiter efficacement d ‘une communication large bande.
Structure du milieu
Le milieu minier change constamment suite à la création de nouvelles galeries, à l’abandon et à l’éboulement d’autres galeries. C’est ce qui rend difficile la prédiction de la topologie d’une galerie minière, surtout celle en cours d’exploitation.
Une solution à envisager est que les équipements soient flexibles et démontables de manière à s’adapter à divers changements topologiques. Ils doivent également être faciles à déployer et capables d’ assurer une connexion radio à court terme dans la zone d’exploitation .
Dans l’industrie minière, il existe deux types des mines: à ciel ouvert et souterraines. Le type d’exploitation dépend de la localisation du gisement dans le sol.
Visuellement, une mine souterraine ressemble à une fourmilière. En réalité, il s’agit d’un immense réseau de tunnels verticaux et horizontaux permettant d’ atteindre le gisement minier à extraire.
À l’intérieur d ‘une mine souterraine, on retrouve une rampe d’ accès, des galeries, des puits d’accès et des puits d’aération.
Les mediums de communications utilisés dans le milieu minier
Malgré des efforts dans les dernières années pour l’utilisation des points d’accès sans fil, le câble rayonnant reste le support de communication le plus connu et le plus utilisé dans les mines. Pour la solution des points d’accès, la liaison entre ces derniers qui forment l’infrastructure du réseau reste le plus souvent filaire. Dans cette partie, la classification des réseaux se fera selon la technologie de l’ infrastructure utilisée par les usagers du réseau pour accéder à l’infrastructure verticale. Selon le cas, le moyen de transport du signal peut varier entre une infrastructure filaire ou sans fil.
Dans les mines, nous distinguons les infrastructures de transport du signal simples basées essentiellement sur les câbles rayonnants et les infrastructures basées sur la fibre optique, le câble coaxial et le câble torsadé et d’autres technologies comme le WiFi, WMN et WSN.
Infrastructures sans fil
WiFi
WiFi (Wireless Fidelity) est une technologie sans fil qui utilise les radiofréquences pour transmettre des données à travers l’espace libre. Il s’agit d’un concept relativement nouveau, qui ouvre la porte à un nouveau niveau de communication sans fil. WiFi est un terme générique qui désigne un type d’Ethernet spécifié dans les normes IEEE 802.11 a, b, et g pour les réseaux locaux opérant dans les bandes de fréquences sans licence à 5 GHz et 2,4 GHz.
La norme 802.11a transmet à 5 GHz et peut se déplacer jusqu’à 54 Mo de données par seconde. 802.11b est la norme la plus lente et la moins coûteuse. Elle transmet dans la bande de fréquence 2,4 GHz et peut gérer jusqu’à 11 Mo de données par seconde. Elle utilise le CCK (Complementary Code Keying). Le 802.11 g est une version modifiée de la norme 802.11 b et transmet à 2,4 GHz comme le 802.11 b mais elle est plus rapide que le 802.11 b. Elle peut gérer jusqu’à 54 Mo de données par 23 seconde. Le 802.11 g est plus rapide car il utilise le codage OFDM comme 802.11a.
WiFi transmet des signaux radio bidirectionnels entre une station de base fixe et un ou plusieurs ordinateurs portables ou tout autre appareil, comme un assistant numérique personnel. L’alliance WiFi , un groupe de recherche et d’éducation sans but lucratif, affirme que les transmissions ont une portée d’environ 116 rn à l’extérieur et 27 rn à l’intérieur à pleine vitesse et à des distances plus longues à basse vitesse.
Besoins de communications de Westwood
La compagnie IAMGold a développé un nouveau gisement minier dans la perspective d’une mise en exploitation. Le gisement Westwood se situe près de la mine Doyon, à proximité de la route 117, dans la municipalité de Rouyn-Noranda.
Le réseau de communications qui est préféré de la compagnie est un câble rayonnant pour les communications avec les personnes, ainsi que pour la cueillette et la distribution d’informations sans fil. Ce réseau sera utilisé pour relier des automates et d’autres équipements fixes.
Dans ce contexte, un système de communication a été déployé dans les dernières années pour répondre aux besoins de l’entreprise et des mineurs dans le cadre de productivité, de sécurité et d’automatisation du travail minier sous terre. Ce système est basé sur le standard DOCSIS qui se compose généralement de 3 parties principales: la tête de ligne, le média de transmission et les terminaux .
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Table des matières
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 Introduction
1.2 Téléopération
1.3 Problématique
1.4 Objectifs du projet de recherche
1.5 Méthodologie et plan du mémoire
1.6 Projet BMP
1.6.1 Type de projet
1.6.2 Objectif
1.6.3 Site Westwood
CHAPITRE 2 SYSTÈMES DE COMMUNICATIONS DANS LES ENVIRONNEMENTS MINIERS
2.1 Introduction
2.2 Contraintes de travail dans une mine souterraine
2.2.1 Conditions de travail
2.2.2 Structure du milieu
2.2.3 Extension des galeries minières
2.3 Inventaire des besoins en communications dans les mines
2.4 Les mediums de communications utilisés dans le milieu minier
2.4.1 Infrastructures filaires
2.4.1.1 Paire torsadée
2.4.1.2 Câble coaxial
2.4.1.3 Fibre optique
2.4.1.4 Câble coaxial rayonnant
2.4.2 Infrastructures sans fil
2.4.2.1 WiFi
2.4.2.2 WMN
2.4.2.3 WSN
2.4.3 Utilisation des données sur un câble coaxial
2.4.3.1 DOCSIS
2.5 Conclusion
CHAPITRE 3 CONTEXTE DE L’ÉTUDE
3.1 Introduction
3.2 Besoins de communications de Westwood
3.3 Architecture du réseau de communications de Westwood
3.4 Multiplexeur
3.5 Câble rayonnant installé dans la mine
3.6 Amplificateur
3.7 Terminaux
3.8 Applications
3.9 Conclusion
CHAPITRE 4 RÉSULTATS ET ANALYSE DES MESURES
4.1 Introduction
4.2 Description détaillée du problème
4.3 Techniques de mesures
4.3.1 Domaine temporel
4.3.1.1 Les techniques temporelles
4.3.2 Domaine fréquentiel
4.3.2.1 Analyseur de réseau vectoriel
4.3.2.1.1 Paramètres S
4.3.2.1.2Adaptation d’impédance
4.3.2.4 Autres équipements de mesures
4.3.3 Comparaison des deux techniques de sondage du canal
4.4 Mesures sur le câble rayonnant à Westwood
4.4.1 Système de mesure
4.4.2 Analyse des mesures d’atténuation à la fréquence 150 MHz
4.4.3 Analyse des mesures d’atténuation à la fréquence 450 MHz
4.5 Mesures sur le câble rayonnant au laboratoire
4.5.1 Mesures de propagation
4.5.1.1 Système de mesure
4.5.1.2 Analyse des mesures de propagation à la fréquence 150 MHz
4.5.1.3 Analyse des mesures de propagation à la fréquence 450 MHz
4.5.2 Mesures des paramètres S11 et S21
4.5.2.1 Système de mesure
4.5.2.2 Analyse des mesures du paramètre S11
4.5.2.3 Analyse des mesures du paramètre S21
4.6 Conclusion
CHAPITRE 5 SIMULATION ET MODÉLISATION
5.1 Introduction
5.2 Logiciel de simulation
5.3 Modélisation de la poussière
5.4 Modélisation du câble rayonnant
5.4.1 Analyse du paramètre S11 du câble simulé
5.4.2 Analyse du paramètre S21 du câble simulé
5.5 Propositions de solutions
5.6 Conclusion
CHAPITRE 6 CONCLUSION
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