Circolo Speleologico Romano
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Con la collaborazione del Servizio Telecomunicazioni del Dipartimento della Protezione Civile e’ tuttora in corso di studio un sistema, denominato C.S.R. (Comunicazioni Speleologiche Radiotrasmesse), che consenta di comunicare via radio con le squadre sia in grotta che all’esterno in modalita’ broadcast. I test per tarare gli apparati sono stati effettuati in varie cavita’ del Lazio, sia sub-orizzontali che verticali.

Di seguito, l’Articolo pubblicato sulla Rivista della Protezione Civile insieme a notizie e documentazione sugli altri sistemi ad oggi presenti per le comunicazioni sotterranee, utilizzate dai Gruppi di Soccorso.

 

COME TI “CHIACCHERO” VIA RADIO IN GROTTA
 
Descrizione di un sistema sperimentale di ricetrasmissioni in fonia in grotta

 


 
di F. Marincola, I0HCJ
 

Una volta, come radioamatore di vecchia data, credevo che i collegamenti radio tra i più difficili da realizzare fossero quelli da effettuare sulle frequenze HF nella distanza di skip dove non arriva né l’onda di terra né quella riflessa dalla ionosfera (naturalmente, per la legge di Murphy è spesso la distanza dove sta il nostro corrispondente).

Poi, un giorno, a Zafferana  Etnea con Maurizio (detto “Bruco”) del Circolo Speleologico Romano   provammo a realizzare un collegamento radio in VHF dentro un tubo lavico. Il risultato? Un vero disastro! Dopo poche decine di metri, fatte un paio di curve, il segnale della radio palmare spariva nel nulla. Provammo allora ad utilizzare le UHF: le cose migliorarono solo di poco.

Allora, spinto dalla curiosità e stimolato dai racconti di avventure speleologiche vissute nelle grotte di mezzo mondo dagli amici del CSR, decisi di approfondire il discorso.

Gironzolando su internet si possono trovare dei siti molto interessanti che descrivono varie soluzioni tecniche per poter parlare via radio in grotta.

Come si può leggere sul sito http://naylorgr.perso.cegetel.net/cave_radio, in Francia, nella regione di Isère (che comprende il Vercors e le zone carsiche di Chartreuse), è stato sviluppato un sistema di telecomunicazioni sotterraneo. Il merito di questo interessante lavoro è del fisico Graham Naylor, impegnato presso l’“European Syncroton”, nonché membro dell’”Isere Cave Rescue Team” di Grenoble, coadiuvato sia dall’Adrasec38, un’associazione di radioamatori specializzata in comunicazioni di emergenza, sia da un gruppo di appassionati speleologi inglesi.

Il sistema, chiamato “System Nicola”, si basa su trasmissioni radio effettuate sulla bassissima frequenza di 87 KHz, frequenza molto vicina a quella usata dai sommergibili in navigazione.

La realizzazione comprende una coppia di ricetrasmettitori portatili dallo schema e dalla realizzazione meccanica molto sofisticata, che usano, come modo di emissione in fonia, l’SSB (Single Side Band).

 

fig1_sistem_nicola.jpg

  Figura 1: Il "System Nicola" realizzato in una scatola stagna

Le parti più critiche di questa realizzazione, ma anche le più importanti, sono le antenne.

Infatti, per far funzionare bene tutto il sistema, occorrono dei “loop virtuali costituiti da due elettrodi connessi a terra, spaziati da 40 a 80 metri”. Installare questo tipo di antenna all’ingresso della grotta non dovrebbe creare dei grossi problemi, in linea di massima, ma all’interno, considerando che, specialmente nel Lazio, molte grotte hanno dei passaggi tutt’altro che comodi, potrebbero esserci delle difficoltà specialmente nell’interrare i picchetti di terra nel calcare.

I risultati ottenuti dai nostri colleghi d’oltralpe sono stati molto lusinghieri. Gli speleo francesi sono riusciti a effettuare collegamenti radio tra un operatore all’esterno della grotta e uno speleologo all’interno, separati da una distanza di 500 metri di roccia in verticale e più di 900 in orizzontale! A dir poco eccezionale!

Fino ad ora le comunicazioni tra l’esterno e l’interno della grotta sono state effettuate con il vecchio e infallibile sistema inventato da Meucci, ovvero con un doppino telefonico steso in grotta e due telefoni magari del tipo “campale” per collegamenti “punto-punto” e basta!

E gli altri speleo che sono in grotta?
Ovviamente sono tagliati fuori dalle conversazioni. In certe occasioni, soprattutto in momenti particolarmente critici come per esempio coordinare un team di speleo durante un soccorso, sarebbe più utile un sistema ”broadcast” dove tutti possono parlare con tutti. 

Prendendo spunto dall’esperienza francese, abbiamo realizzato il “CSR” (Comunicazioni Speleologiche via Radio) che può essere considerato una sorta di parente povero del sofisticato System Nicola; questo, nonostante sia ancora in fase sperimentale, ha già dimostrato ampiamente le sue peculiarità non indifferenti. Non si è scoperto nulla di nuovo, semplicemente si sono usate, alla maniera “radioamatoriale” e credo per la prima volta, più vecchie tecniche di trasmissione contemporaneamente. 

Ora vi devo tediare con un minimo di teoria.
 

Il “CSR” è composto da un ripetitore radio VHF autocostruito usando due ricetrasmettitori palmari, un filtro “duplexer” e pochi altri componenti elettronici. Il tutto è racchiuso in una scatola metallica portamunizioni stagna, acquistata in un negozio di materiale surplus militare.

 

fig2_ponte_radio.jpg

Figura 2: Ponte Radio VHF smontato: si notano i due palmari e l’alimentatore


La potenza erogata in antenna è di circa 4 W e l’alimentazione è assicurata da una batteria al piombo ricaricata da un pannello solare o, avendo a disposizione i 220 VAC, da un alimentatore stabilizzato entrocontenuto.

Il ripetitore, installato all’esterno, ha il compito di amplificare e ri-diffondere i segnali radio trasmessi dagli speleo in grotta.

Fin qui è tutto semplice e lo possiamo paragonare ai ponti radio normalmente usati (taxi, pony express, forze dell’ordine ecc.). E l’antenna del ripetitore?

Ecco l’uovo di Colombo: se avete notato, a Roma percorrendo in macchina la galleria Giovanni XXIII per tutta la sua lunghezza (circa 3 Km) si può tranquillamente telefonare con il cellulare a diverse decine di metri sottoterra (la medesima cosa avviene con la connessione cellulare TIM, sulla linea ferroviaria direttissima Roma-Firenze che comporta vari km di gallerie). Miracolo? Niente affatto: semplicemente i gestori di telefonia hanno steso nelle gallerie in questione, dei cavi coassiali del tipo “fessurato” collegati alle loro cellule. Questi cavi hanno la peculiarità di irradiare in maniera quasi costante parte del segnale da loro trasportato… e il gioco è fatto. Ma non vi venga in mente di  usarli in grotta! Hanno un diametro di 2 centimetri, sono rigidi, non proprio leggeri e hanno un costo non indifferente. E allora?

E allora in un vecchio negozio di ricambi TV di Roma sono riuscito a riesumare 300 metri della vecchia e gloriosa piattina televisiva degli anni ‘60 quando ancora il “secondo canale” era solo un’idea. Collegata al ponte radio come antenna usando opportuni accorgimenti tecnici per adattarne l’impedenza e stesa in grotta (entra in un sacco speleo in PVC), si comporta in maniera simile al cavo fessurato anche se il rendimento è senza dubbio inferiore.

Le prime prove sono state effettuate nella facile grotta dell’Ovito di Pietrasecca ubicata nel comune di Carsoli in provincia dell’Aquila. 

 

fig3_grotta_piattina.jpg

Figura 3: Grotta dell’Ovito di Pietrasecca: si svolge la piattina

Stesi circa 160 m. di piattina (parte era in acqua o in mezzo al fango) i risultati positivi non sono mancati: segnale mostruosamente forte per tutto il percorso e, cosa stupenda, con le radio palmari tutti parlavano con tutti per tutto il percorso. La controprova è stata fatta spegnendo il ponte radio e verificando che le comunicazioni sono diventate impossibili!

 

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Figura 4: Particolare del rilievo dell’Ovito di Pietrasecca

 

Attualmente 300 metri di piattina sono stesi vicino a Guarcino, nei pressi di Frosinone, nella grotta “Gnomognomo ” che il CSR sta esplorando da molti mesi.

All’inizio ci sono state delle perplessità da parte degli speleo: “..ma le radio pesano”, “…ma non serve a nulla”, “…è meglio il citofono”. Poi, da quando Maurizio è rimasto senza sigarette e ha chiesto e ottenuto aiuto via radio, il sistema è diventato un po’ come la lampada al carburo… non puoi scendere senza!

fig4_maurizio.jpg

Figura 5: Ingresso di Gnomognomo, Maurizio in piena attività

La “chicca” finale: abbiamo provato a stendere la piattina (come una vera e propria antenna) in verticale per qualche metro prima di farla entrare nella grotta e così, chi sta lavorando all’interno, riesce a parlare anche con il campo base ubicato in mezzo al bosco, lontano circa un chilometro per dire: “…buttate la pasta, arriviamo, …segnale forte e chiaro, …passo”….

La sperimentazione continua. Aspetto che gli speleo impegnati nella grotta riescano a trovare altri passaggi e poter svolgere così altra piattina.

E se la grotta si sviluppa per un totale di quattrocento o cinquecento metri dalla superficie arriverà ancora un segnale sufficientemente forte per parlare? Per ora “esplorate belli, esplorate”… alla prossima puntata. 

 
73 de Fab I0HCJ  ( Indirizzo e-mail protetto dal bots spam , deve abilitare Javascript per vederlo )
 
 
 
Link a documentazione utile:
 
 
Gli Spagnoli con una collaborazione tra la Siemens e l’Universita’ di Zaragoza (Grupo de Tecnologias en Entorno Hostiles) hanno sviluppato un sistema simile denominato:
 
TEDRA (Through Earth Digital Radio Appliance)
 
BARRABES prezzi, video, foto e manuale
 
Hey-Phone 

What is the HeyPhone?. The HeyPhone was
designed by John Hey with the support of the British Cave Rescue Council
BCRC and the Cave Radio &
Electronics Group (CREG), which is a
special interest group of the British Cave Research Association (BCRA). In the period up to 2001, working with
CREG, the BCRC issued over fifty HeyPhones to the UK’s cave rescue teams,
allowing communication between the surface controller and one or more
underground teams. This was the first time that a national organisation had
systematically equipped its rescue teams with such advanced equipment. The
impact of the HeyPhone on the UK cave rescue service was not due to any novel
features of the HeyPhone - in fact, none are claimed - but to the dedication of
John Hey and the CREG team that sought to bring the project to fruition by
design, experimentation and documentation.


A key element of the project was
to publish the design. The rescue groups saw this as an essential feature of
the project and the availability of the documentation should ensure that
HeyPhone users will be able to maintain their equipment and, perhaps, design
and build compatible add-on equipment. Publishing the design also means that
third parties will be able to build HeyPhones although neither the BCRC nor
CREG undertakes to support third party construction. (It should be noted that
those involved in the project have expressed the desire that the information
should not be used for profit, and that the information on this web site is
protected by copyright).


How does the HeyPhone work?
Technically, the HeyPhone is a standard design of single-sideband radio,
usually operating at 87kHz USB. In concept, it differs only marginally from Bob
Mackin’s Molefone, which was used by UK cave rescue groups in the 1970s.
The Molefone operated using induction loops antennas and, whilst the
HeyPhone can also do this, it is usually operated with earthed electrodes
separated by 25m to 100m. This technique of current-injection into the earth
re-creates the trench communications of the First World War, but the
transmission range is enhanced by the use of the 87kHz carrier in the LF band.


Compared with induction loops, an
earth-current system (which may also be referred to as an end-grounded
horizontal electric dipole
) offers a greater communications range for a
lower power drain and with a less-critical alignment of the transmitter and
receiver. (However, the radio licensing requirement of such a system has, in
the past, been rather a grey area). A properly-designed induction-loop system
could still have advantages over a less-mobile earth-current station, but the
practical design of such systems still lags a long way behind the theoretical
analysis.


Will there be any future developments?
There is no doubt that the HeyPhone was welcomed by the rescue groups who were
finding it increasingly difficult to maintain their ageing Molefones in working
order. However, for a commercial application, considerable improvements could
be made. The design contains a significant number of redundant components due,
no doubt, to the speed of development and to the "committee" approach to the
systems-engineering aspects. The design uses discrete logic for the control
functions, for which the use of a microcontroller would bring about a
significant reduction in component count. There are some aspects of the design
- e.g. the phasing network and the receiver AGC - where more up-to-date designs
would also be beneficial. There is also the point that the HeyPhone design, and
its mode of operation, are "traditional", and can be further developed. For
example, a DSP-based radio would significantly reduce the size, component count
and cost. And why use SSB? Spread-spectrum is one possibility, and David Gibson
has proposed a novel method utilising a quadrature phase space technique that
might result in far less co-channel and adjacent-channel interference.
Naturally, this additional level of development is difficult to achieve within
a group of volunteers, working only in their spare time.

 
 
 
 

 


 






 

 

 

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