地中通信

地中貫通（TTE）信号方式は、鉱山や洞窟で使用される無線信号方式の一種で、低周波の波を使用して、従来の高周波無線信号が通らない土や岩を貫通します。

鉱山では、これらの低周波信号は、さまざまなアンテナ、リピーター、またはメッシュ構成を通じて地下で中継できますが、通信はこれらのアンテナとリピーター システムへの見通し線に制限されます。

洞窟内での無線通信は、岩が導体であるため電波を吸収してしまうため問題があります。洞窟内では、通常の無線の通信範囲は非常に短くなります。現在では、単側波帯変調による低周波(LF) または超低周波(VLF) 無線がより一般的に使用されています。

地中伝送では、数百フィートの岩層を通過できる超低周波(300 ～ 3000 Hz) 信号を使用することで、これらの制限を克服できます。アンテナ ケーブルは、鉱山現場の地表にのみ配置でき、鉱山に信号カバレッジを提供します。磁場を使用して信号を伝送するシステムの場合、アンテナは、鉱山現場の周囲 (またはカバレッジが必要な場所) に「ループ」構成で配置できます。信号キャリアとして電界を使用するシステムには、この制限はありません。伝送は、超低周波信号を伝送する媒体として使用される岩層を介して伝播します。これは、鉱山アプリケーションで重要であり、特に火災や爆発などの重大な事故の後、地下の固定通信インフラストラクチャの多くを破壊する可能性があります。

地形によりループ表面アンテナの設置が困難な場合は、アンテナを地下に設置するか、非磁場型キャリアを使用することができます。ただし、信号は岩石を通過するため、鉱山全体に信号が届くようにするためにアンテナを鉱山のあらゆる部分に敷設する必要はなく、事故発生時の損傷リスクを最小限に抑えることができます。^[要出典]

携帯型磁気ループ洞窟無線は、1960年代から洞窟探検家による双方向通信や洞窟調査に使用されてきました。^[1] 典型的なセットアップでは、銅線を何巻きも巻いた送信ループが水準器を使用して洞窟内で水平に配置され、数kHzで駆動されます。このような小さなアンテナは、この低周波数で電波を伝播させるには非常に貧弱な放射体ですが、その局所的なAC磁場は、数百メートル（ヤード）離れたところにある同様の受信アンテナで検出できるほど強力です。受信信号の強度と受信コイルの方向への依存性から、おおよその距離と方向の情報が得られます。

初期のモデルは「洞窟電話」と呼ばれていました。たとえば、ボブ・マッキンの「モレフォン」です。モレフォンは「最初の実用的な洞窟ラジオの1つ」と呼ばれていますが、現在は製造されていません。 ^[2]その他の人気のあるLF/VLFラジオには、HeyPhone、^[3] Nicola System ^{[4] [5]}およびCave-Linkがあります。^{[6] HeyPhoneとNicolaは}LFバンドの87kHzでシングル（上側）サイドバンドを操作しますが、Cave-Linkは30Wの電力で予想される距離に応じて20〜140kHzの異なる周波数を使用します。^[7]

MolefoneやHeyPhoneのようなシステムは、長さ25～100メートル（80～330フィート）の接地電極を備えた単側波帯（USB） 87kHz無線として動作します。 ^[8] HeyPhoneシステムの設計は公開されています。^[9]欧州洞窟救助協会（ECRA）は、洞窟救助活動に使用できるほど拡張性と信頼性に優れたシステムのリストを維持しています。2023年4月現在、カタログにはCaveLink（ドイツ）、Nicola（イギリス）、μHeyPhone（イギリス）、Pimprenelle（フランス）が運用可能な無線システムとして記載されています。^[10]

最近開発されたシステムはいくつかあります。その1つはPEDシステムと呼ばれ、PEDは個人用緊急装置の頭字語です。^{[11]このシステムは、1986年に}オーストラリアのモウラ第4炭鉱で発生した 鉱山災害後に最初に開発され、 ^[12] 1994年のモウラ第2炭鉱の爆発後にさらに開発されました。^[13]この災害の調査で、地下での大事故を生き延びるための通信システムの必要性が明らかになりました。

PEDは、オーストラリアで広く使用されている一方向テキスト呼び出し装置で、米国、中国、カナダ、モンゴル、チリ、タンザニア、スウェーデンにも設置されています。^[14]オーストラリアの企業MST Global（旧Mine Site Technologies）は1987年にPEDの開発を開始し、1991年に市販され、鉱山安全衛生局（MSHA）の承認を受けました。^{[14]鉱山の緊急事態におけるPEDの使用例として最もよく記録されているのは、1998年に}ユタ州 で発生したウィロークリーク鉱山火災で、火災による有毒ガスが鉱山に充満する前に、坑内の鉱夫に避難の必要性を迅速に警告することができました。この使用に関する報告書は、MSHAのウェブサイトでご覧いただけます。^{[15] [16]}

^{最近では、E-Spectrum Technologies社が開発したRescue Dog Emergency Through the Earth Communication System [17]}などの新しい技術が開発されています 。Rescue Dogは双方向の長距離ポータブルスルーザアースソリューションで、米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）^[18]と共同で開発され、信号伝送に大きなループ表面アンテナに依存しません。また、Lockheed Martinなどの企業によって、事故後の双方向の緊急音声およびテキスト通信を地上または鉱山内のインフラストラクチャに依存しない緊急チャンバーで使用するための新しい非ポータブルシステムも開発されています。

2012年、ウェストバージニア州 ロビンソンラン炭鉱（600人の炭鉱労働者を使い、年間600万ショートトン（540万トン）の石炭を生産）で、新しい無線「マイナーライフライン」通信技術の試験が行われている。このシステムは、音声、テキスト、または磁気波の「バブル」で送信されるSOSをサポートし、「上下に1,500フィート（460メートル）以上、横方向に2,000フィート（610メートル）以上移動し、1分以内に到着できる」^{[19] 。}

イスラエルのMaxtech社^[20]は、通信方式（地上無線、見通し内無線、光など）を任意に組み合わせて、限られた範囲の通信機器のセットを最適に構成することを自動化するソフトウェアシステムを開発しました。このシステムは、タムルアン洞窟救助に使用されました。^[21]

シベットは、メッシュアーキテクチャで動作する多数の自律型ポータブルトランシーバーノード（BatNode）をベースにした地下通信ネットワークシステムを開発した。BatNodeが近隣のBatNodeを見ることができる限り、エンドステーション間の無線接続なしで長距離音声通話を転送する。^[22]

• プロジェクト・サンギュイン
• トンネル送信機
• 漏れやすいフィーダー
• 洞窟リンク [de]
• 潜水艦との通信
• 洞窟探検装備#コミュニケーション
• 地球伝送システム（フランス語）
• グラウンドダイポール
• 超低周波（SLF）
• 極低周波（ELF）

• 地下無線通信
• カナリアトーク地球通信システム
• 地下ラジオ放送が新たな可能性を放つ
• バイタルアラートが250万ドルの投資を獲得
• [1]

• 救助犬緊急通信システム
• Pimprenelle (Nicola バージョン 2 システム) Spéléo Secours Français が洞窟探検家向けに開発した双方向通信システム。
• CREG英国洞窟研究協会洞窟無線・電子機器グループのジャーナル
• PED 地中通信システムの詳細については、MST Global (旧 Mine Site Technologies) にお問い合わせください。
• Radius 2 ロシアの無線 TTE 地下システム。鉱山事故時の警報報告、個人呼び出し、監視、人物捜索に使用。
• Cave-Link 洞窟研究および採掘のためのデータ通信および測定システム。