Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến

Bài viết trình bày các kết quả về các giải pháp đảm bảo độ an toàn tin cậy trong hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ chuyên dụng. Giải pháp ứng dụng công nghệ điện tử hiện đại để chế tạo hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ chuyên dụng, bao gồm: Hệ thống điều khiển nổ vô tuyến đa năng; hệ thống thông tin chỉ huy, điều hành; hệ thống camera theo dõi và lưu trữ hình ảnh,...

Thông tin khoa học công nghệ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY ĐIỀU KHIỂN NỔ VÔ TUYẾN Lê Thanh Hải, Trần Ngọc Lâm* Tóm tắt: Bài báo trình bày kết giải pháp đảm bảo độ an toàn tin cậy hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ chuyên dụng Giải pháp ứng dụng công nghệ điện tử chế tạo hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ chuyên dụng, bao gồm: hệ thống điều khiển nổ vô tuyến đa năng; hệ thống thông tin huy, điều hành; hệ thống camera theo dõi lưu trữ hình ảnh, mang tính đại cho phép thực nhiệm vụ phá hủy bom, mìn, vật nổ an tồn, tin cậy; hỗ trợ công tác huy, điều hành, giám sát huấn luyện điều kiện thực tế nước ta Các giải pháp ứng dụng công nghệ điện tử, xác định giải pháp kỹ thuật thích hợp để thiết kế, chế tạo hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ phục vụ việc phá hủy bom, mìn, vật nổ đảm bảo độ tin cậy an toàn tuyệt đối sử dụng Từ khóa: Điều khiển nổ vô tuyến; Truyền liệu vô tuyến ĐẶT VẤN ĐỀ Truyền xử lý tín hiệu vơ tuyến (T-XLTHVT) nhà khoa học nước quan tâm nghiên cứu nhằm áp dụng cho nhiều lĩnh vực thuộc kinh tế quốc dân quốc phòng, an ninh Tuy nhiên, tùy vào lĩnh vực áp dụng mà độ tin cậy tính thời gian thực việc T-XLTHVT đặt cấp độ khác Trong đó, tốn truyền xử lý tin tức áp dụng cho vũ khí, trang bị quân đặt với nhiều tham số phức tạp nhiễu, tính thời gian thực đặc biệt yêu cầu cao “xác suất truyền xử lý tin” giảm tối thiểu xác suất “truyền xử lý tin” sai Như vậy, để hệ thống có độ tin cậy cao cần phải “trả giá” chi phí Với hệ thống ĐKN từ xa vơ tuyến hay hữu tuyến nào, ngồi việc đảm bảo cho việc truyền (từ trung tâm) nhận lệnh (tại điểm thu) thông suốt (tức độ tin cậy đường truyền) phải bảo đảm việc thu đúng, giải mã thực lệnh điều khiển cách xác tuyệt đối tránh gây nổ nhầm, nổ sai ý định cướp nổ Ở đây, đảm bảo loại bỏ yếu tố an tồn q trình thực nhiệm vụ Khâu trung gian cần trọng Kíp nổ, cấu chấp hành cuối nhận dịng điện kích nổ từ máy thu kích nổ khối thuốc nổ Việc nghiên cứu chế tạo cấu an toàn, cấu đốt kíp phải tiến hành đồng thiết bị phát, thu mạch đốt kíp; phải kết hợp khí điện tử tạo thành cấu an toàn nhiều lớp, nhiều giải pháp an toàn nâng cao độ tin cậy Thiết bị điều khiển nổ từ xa vơ tuyến cấu hình thiết bị mang tính đặc thù phù hợp với mục đích phá hủy bom đạn vật nổ điều kiện khắc nghiệt, đảm bảo độ tin cậy an toàn tuyệt đối sử dụng Trên sở kế thừa kết nghiên cứu đề tài, nhiệm vụ liên quan đến thiết bị điều khiển nổ từ xa vơ tuyến để thiết kế cấu hình thiết bị mang tính đặc thù phù hợp với mục đích phá hủy bom đạn vật nổ điều kiện khắc nghiệt Cấu hình hệ thống thiết kế theo cấu hình binh mang vác tiện động, triển khai, thu hồi Một máy phát trung tâm huy phát lệnh gây nổ cho máy thu đồng thời riêng biệt Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, - 2020 267 Kỹ thuật điện tử Đặt lệnh Máy thu Đổi mã Máy phát Máy thu Máy thu … Máy thu n Hình Mơ hình hệ thống Người đặt lệnh để phát tín hiệu vơ tuyến đến máy thu điều khiển nổ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY TRUYỀN DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN NỔ VÔ TUYẾN 2.1 Giải pháp truyền tin theo format gói tin RS-232 Các tín hiệu vào Chuyển đổi số liệu sang digital Chuyển đổi sang tin chuẩn Bản tin chuẩn UART -RS232 Hình Hệ thống truyền số liệu tin UART -RS232 Chuẩn giao tiếp RS232 kỹ thuật sử dụng rộng rãi để nối ghép thiết bị ngoại vi với máy tính Nó chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều hai thiết bị, chiều dài kết nối lớn cho phép để đảm bảo liệu 12.5m đến 25.4m, tốc độ 20kbit/s tốc độ 115kbit/s với số thiết bị đặc biệt 2.2 Giải pháp Mã lặp lại quy tắc lấy đa số Để tăng xác suất thu tin giải pháp truyền nhiều tin lặp n tin bên phát bên thu xác định thu k tin xác nhận nhận tin phát Việc mã hóa mã lặp lại có nhược điểm độ dài từ mã lớn k n lớn làm giảm tốc độ tuyền tin Tuy nhiên, việc lại làm tăng độ tin cậy, mã lặp lại có khả phát lỗi sửa lỗi tốt Trong nhiều trường hợp tin cậy cần tốc độ Việc sử dụng mã chống nhiễu (mã phát lỗi mã sửa lỗi) làm tăng khoảng cách Hamming cực tiểu mã, từ làm tăng khả phát lỗi sửa lỗi 2.3 Giải pháp “Và” Kết hợp khâu giữ chậm khắc phục trình độ hệ thống Với hệ thống ĐKN từ xa vơ tuyến hay hữu tuyến nào, ngồi việc đảm bảo cho việc truyền (từ trung tâm) nhận lệnh (tại điểm thu) thông suốt (tức độ tin cậy đường truyền) phải bảo đảm việc thu đúng, giải mã thực 268 L T Hải, T N Lâm, “Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến.” Thông tin khoa học cơng nghệ lệnh điều khiển cách xác tuyệt đối tránh gây nổ nhầm, nổ sai ý định cướp nổ Ở đây, đảm bảo loại bỏ yếu tố an toàn trình thực nhiệm vụ Khâu trung gian cần trọng Kíp nổ, cấu chấp hành cuối nhận dịng điện kích nổ từ máy thu kích nổ khối thuốc nổ Việc nghiên cứu chế tạo cấu an tồn, cấu đốt kíp phải tiến hành đồng thiết bị phát, thu mạch đốt kíp; phải kết hợp khí điện tử tạo thành cấu an toàn nhiều lớp Để tăng độ an toàn hệ thống, hệ thống điều khiển nổ từ xa để định lệnh cần kết hợp yếu tố an tồn sau: Hình Sơ đồ kết hợp yếu tố an toàn - Yếu tố nhận lệnh đúng: mã lệnh qui ước trước cấu Relay nhận lệnh hoạt động; - Yếu tố lệnh cho phép trung tâm điều khiển; - Yếu tố thời gian an toàn: đủ thời gian an toàn sau bật máy thu cấu Relay an toan hoạt động Lựa chọn sử dụng Rơ le khí định thời đóng nguồn cấp từ Ắc quy cho khối chức khác, coi lớp an tồn đầu tiên; - Yếu tố cơng tắc khóa an tồn khí: Sử dụng nối tiếp phần tử relay đóng ngắt để trước đưa định cấp nguồn đốt kíp phải tất yếu tố an toàn Liên quan đến khâu cách thức bố trí, sử dụng cơng tắc, chuyển mạch để cấp nguồn cho khối chức làm việc theo nguyên tắc máy thu làm việc thao tác gắn kết đồ dùng gây nổ với thuốc nổ kết thúc, người tham gia vào vị trí ẩn nấp khỏi khu vực (bán kính) nguy hiểm 2.4 Giải pháp phản hồi hệ thống Có thể nói rằng, máy thu phần quan trọng liên quan đến nội dung an toàn đốt kíp hệ thống điều khiển gây nổ từ xa Ngoài yêu cầu chung hệ thống mà nằm khối thu khối giải mã sơ đồ trên, cần tập trung nghiên cứu kỹ khối an tồn, khối đốt kíp cấu an tồn khí Khối an tồn máy thu thiết kế mạch điện tử: sau bật máy thu, thời gian an toàn (đặt từ Rơ le định thời) toàn mạch điện chức bị ngắt nguồn nuôi, đầu vào, mạch đốt kíp khố xuống đất, hai cực kíp "thả treo" Sau đó, hệ thống vi xử lý MCU cấp nguồn bắt đầu chương trình làm việc, cấp tín hiệu điều khiển khối chức khác Sơ đồ khối máy thu trình bày cách hình Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, - 2020 269 Kỹ thuật điện tử Hình Sơ đồ khối máy thu an toàn Cơ cấu kiểm sốt phản hồi hệ thống: Hình Sơ đồ hệ thống có phản hồi Như trình bày trên, sử dụng cảm biến dòng điện để nhận biết có dịng đốt kíp chạy qua hay chưa để phản hồi trung tâm điều khiển Các cảm biến dịng sử dụng là: ASC12-5ª; MAX 471 Ngun lý sử dụng hiệu ứng hall để nhận biết Giải pháp đưa đấu nối tiếp trực tiếp với kíp điện để xác định có dịng đốt kíp cấp hay chưa Hình Các sensor cảm biến dòng Phản hồi cục bộ: Chip vi xử lý MCU máy thu điều khiển cấp nguồn bắt đầu chương trình làm việc, cấp tín hiệu điều khiển cấu chấp hành Ngay sau lệnh để đốt kíp phần mềm kiểm sốt thực kiểm tra xem có dịng đốt kíp hay chưa Nếu chưa lưu lại để kiểm sốt dịng điện đốt kíp them vịng kiểm sốt sau 270 L T Hải, T N Lâm, “Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến.” Thông tin khoa học công nghệ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN HỦY NỔ TỪ XA Hình Mặt máy điều khiển thu phát Hình Nguyên lý máy thu Hình Nguyên lý máy phát Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, - 2020 271 Kỹ thuật điện tử KẾT LUẬN Hệ thống phá hủy bom, mìn, vật nổ điều khiển từ xa đa phương thức có dây vơ tuyến với địa hình cạn, nước, số lượng kíp kích nổ đồng thời lớn Hệ thống cịn có khả điều khiển việc kích nổ đến kíp kiểm sốt từ xa việc kíp đốt hay chưa (do đứt dây, ) kỹ thuật giám sát dịng điện qua kíp có lệnh đốt kíp Được tính tốn thiết kế kết hợp khí, điện tử đảm bảo nâng cao độ an toàn lên mức cao nhất, tránh nổ nhầm, cướp nổ điều kiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Hướng dẫn sử dụng ống nổ điện số 8”, nhà máy Z121, 2008 [2] “Thuyết minh kỹ thuật thiết bị điều khiển nổ từ xa”, Viện Điện tử, 2018 ABSTRACT SOME SOLUTIONS TO IMPROVE RELIABILITY OF RADIO EXPLOSION CONTROL In this paper, the results of the solutions to ensure the safety and reliability in the systems of the destruction of bombs, mines and explosive objects are presented Solutions to apply modern electronic technology to manufacture a specialized bomb, mine and explosive destruction systems, including multifunction radio control system; information systems for command and administration; a system of surveillance cameras and image storage systems of modern nature, which enables the task of destroying bombs, mines and explosive objects safely and reliably; support the work of command, administration, supervision and training in real conditions in our country today Solutions on the application of electronic technology, identification of appropriate technical solutions to design and manufacture bomb, mine and explosive destruction systems in service of the destruction of bombs, mines and explosive objects to ensure absolutely the reliability and safety Keywords: Radio explosion control; Radio data transmission Nhận ngày 18 tháng năm 2020 Hoàn thiện ngày 21 tháng năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 28 tháng năm 2020 Địa chỉ: Viện Điện tử/Viện KH-CNQS; *Email: tranngoclam.vdt@gmail.com 272 L T Hải, T N Lâm, “Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến.” ... vơ tuyến đến máy thu điều khiển nổ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY TRUYỀN DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN NỔ VÔ TUYẾN 2.1 Giải pháp truyền tin theo format gói tin RS-232 Các tín hiệu vào Chuyển đổi số. .. đúng, giải mã thực 268 L T Hải, T N Lâm, ? ?Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến. ” Thông tin khoa học cơng nghệ lệnh điều khiển cách xác tuyệt đối tránh gây nổ nhầm, nổ sai... 270 L T Hải, T N Lâm, ? ?Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy điều khiển nổ vô tuyến. ” Thông tin khoa học công nghệ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN HỦY NỔ TỪ XA Hình Mặt máy điều khiển thu phát Hình