Transmisja optyczna w rozległych systemach sterowania i nadzoru
Rys. 5. W systemie e-kopalnia firmy Famur głównym medium transmisyjnym są światłowody
Na przykładzie przemysłu wydobycia i przetwórstwa ropy naftowej, energetyki oraz transportu przedstawiono poniżej, gdzie w rozległych systemach sterowania wykorzystuje się komunikację światłowodową. Ze względu na specyfikę pierwszej branży medium to jest używane do budowy łączy transmisyjnych na prawie wszystkich etapach produkcji, tzn. na platformach wiertniczych, w systemach transportu i w zakładach przetwarzania surowców.
Na etapie wydobycia z powodu dużego zagrożenia wybuchem światłowody są wykorzystywane powszechnie. Za ich pośrednictwem do centralnego systemu 
Rys. 6. Światłowody jako medium transmisyjne w instalacji elektrowni słonecznej
Przykładem innego środowiska, w których wykorzystanie miedzianych sieci komunikacyjnych jest utrudnione, są kopalnie. W systemach sterowania w tym wypadku również często używane są światłowody. Przykładem jest e-kopalnia firmy Famur.
Jest to nadrzędny system zarządzania eksploatacją węgla od przodka ścianowego na powierzchnię kopalni. Składa się on z kompatybilnych i zintegrowanych ze sobą maszyn i urządzeń oraz spajającej całość podziemnej infrastruktury informatycznej stanowiącej system sterowania wszystkimi procesami (rys. 5).
Światłowody ze względu na swoje zalety są też instalowane w sieciach przebiegających na przykład w tunelach drogowych i kolejowych, na mostach oraz wzdłuż autostrad i w komponentach sygnalizacji świetlnej.
Oprócz tego są wykorzystywane w samolotach - na przykład w systemach informacji pasażerskiej - głównie dlatego, że są lekkie. Ponadto łącza światłowodowe używane są też w pociągach, zarówno do realizacji łączności między centralnym systemem sterowania w lokomotywie i czujnikami zamontowanymi w wagonach, jak również w systemach monitoringu oraz informacji pasażerskiej.
W tym zastosowaniu decydująca jest odporność tego medium na zaburzenia elektromagnetyczne, ponieważ w pociągach znajduje się wiele urządzeń elektroenergetycznych będących ich źródłem.
Czujniki światłowodowe
Światłowody, poza wykorzystaniem do transmisji danych, używane są także jako czujniki do pomiaru różnych wielkości fizycznych - m.in. temperatury, ciśnienia, naprężeń, odkształceń, położenia, odległości i wibracji. W drugiej części artykułu przedstawimy klasyfikację, charakterystykę wybranych typów oraz przykłady zastosowania sensorów światłowodowych.
|
Łącza optyczne w elektrowniach słonecznych i wiatrowych
Światłowody są też coraz powszechniej używane w energetyce odnawialnej - na przykład w elektrowniach słonecznych. W tym zastosowaniu są wykorzystywane do zapewnienia łączności między poszczególnymi elementami tych instalacji i urządzeniami sterującymi (rys. 6), a także w systemach automatyki podstacji, z których energia elektryczna generowana w panelach słonecznych przekazywana jest do sieci publicznej.
Kluczowe w tym przypadku jest to, że światłowody zapewniają niezawodną transmisję na dużych odległościach oraz izolację galwaniczną. To pierwsze umożliwia sterowanie ustawieniem paneli rozmieszczonych na rozległym terenie na podstawie danych z centralnego systemu śledzącego położenie słońca.
Z kolei dzięki izolacji poszczególne komponenty systemu są zabezpieczone przed przepięciami i przeciążeniami. O przydatności światłowodów w elektrowniach wiatrowych decyduje z kolei głównie ich wytrzymałość na trudne warunki.
W ramach turbin instalowane są bowiem liczne czujniki (monitorujące pracę łopatek, mierzące wibracje, temperaturę pozwalającą określić stopień oblodzenia łopatek oraz prędkość i kierunek wiatru), a okablowanie używane do przesyłu wyników pomiarów do centralnego systemu sterowania nieustannie jest narażone na ekstremalne warunki - wysokie lub skrajnie niskie temperatury, deszcz, śnieg oraz wyładowania atmosferyczne.
Elementy turbiny są też źródłem zaburzeń elektromagnetycznych. Ponadto, ze względu na brak miejsca, okablowanie często jest prowadzone w pobliżu przewodów zasilających. Światłowody wykorzystuje się też dlatego, że nie wymagają częstej konserwacji. Jest to istotne, ponieważ dostęp do elektrowni wiatrowych ze względu na wysokość i lokalizację, zwłaszcza w przypadku instalacji morskich, jest często utrudniony.
Monika Jaworowska
