-
题名矿井无线传输测试分析与矿用5G优选工作频段研究
被引量：5
- 1
-
-
作者
孙继平
彭铭
刘斌
-
机构
中国矿业大学(北京)人工智能学院
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司羊场湾煤矿
-
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第10期1-11,20,共12页
-
基金
国家自然科学基金面上项目(52074305)
国家重点研发计划项目(2016YFC0801800)。
-
文摘
矿井移动通信系统、人员和车辆定位系统等的研发和布置,需进行矿井无线传输特性分析,优选无线工作频段,优化无线通信基站和定位分站布置。在矿井拐弯巷道、分支巷道、辅助运输大巷、掘进巷道、综采工作面中进行了350 MHz~6 GHz较大频率范围的无线传输测试,并对测试结果进行了分析,揭示了矿井无线传输特性:(1)拐弯巷道中无线传输频率越低,衰减越小,其中350 MHz~900 MHz频段的无线传输衰减最小。(2)分支巷道中无线传输频率越低,衰减越小,其中350 MHz~900 MHz频段的无线传输衰减最小。(3)辅助运输大巷中700 MHz~900 MHz频段的无线传输衰减最小。(4)掘进巷道中700 MHz~900 MHz频段的无线传输衰减最小。(5)综采工作面中433 MHz~1300 MHz频段的无线传输衰减最小。(6)在巷道断面相同的情况下,拐弯巷道中的无线传输衰减小于分支巷道,支巷发射的分支巷道中的无线传输衰减小于主巷发射的分支巷道。巷道拐弯和分支均增加了无线传输衰减。提出了煤矿井下无线通信系统的优选工作频段与天线在拐弯和分支巷道中的最佳布置方式:(1)煤矿井下无线通信系统的工作频段应优选700 MHz~900 MHz。(2)为减小巷道拐弯和分支对无线传输的影响,无线通信基站和定位分站及其天线应设置在拐弯巷道的拐点和分支巷道的分支点。研究成果已被中华人民共和国能源行业标准NB/T11546—2024《煤矿用5G通信系统通用技术条件》、NB/T11523—2024《煤矿用5G通信基站》和NB/T 11547—2024《煤矿用5G通信基站控制器》应用。
-
关键词
矿井无线传输
无线工作频段
5G
基站布置
天线设置
-
Keywords
mine wireless transmission
wireless working frequency bands
5G
base station arrangement
antenna setup
-
分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
-
-
题名矿井巷道无线传输超表面反射测试分析
- 2
-
-
作者
李昀
罗伟
尹波
李小亮
-
机构
煤矿灾害防控全国重点实验室
中煤科工集团重庆研究院有限公司
重庆邮电大学光电工程学院
-
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第2期41-47,56,共8页
-
基金
国家重点研发计划项目(2022YFB4703603)
煤矿灾害防控全国重点实验室2022年开放基金项目(2022SKLKF12)。
-
文摘
高频无线电磁波在弯曲巷道、巷道拐角处传输损耗大,造成信号盲区。针对该问题,提出采用超表面反射技术进行无线信号覆盖补盲。改进超表面阵列单元传统的十字结构,通过嵌入多级嵌套的矩形振子和改变内部十字尺寸,获得了330°相移范围和良好的线性相移曲线,并基于改进的十字结构设计制作了超表面反射装置。选择5.8 GHz超高频频段,针对清水溪巷道起坡段弯曲巷道和主辅段岔口,仿真并现场测试了超表面反射装置的信号增强效果。结果表明,在入射距离与接收距离固定、发射天线结构不同的情况下,无论是在起坡段弯曲巷道还是主辅段岔口位置,安装超表面反射装置后无线信号的信噪比、参考信号接收功率均得到不同程度的增强,采用线极化喇叭状定向天线时信号增强效果最优,实测参考信号接收功率增益最大值为13 dB。分析指出矿井巷道中应用超表面无源反射技术存在入射波角度难对准、波束难集中、入射距离短等问题,结合测试结果推断矿井巷道岔口处适合固定安装超表面反射装置用于点对点传输补盲。
-
关键词
矿井无线传输
巷道信号覆盖补盲
无线信号增强
超表面反射
超表面阵列设计
-
Keywords
mine wireless transmission
roadway signal coverage enhancement and blind spot mitigation
wireless signal enhancement
metasurface reflection
metasurface array design
-
分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
-
-
题名矿井宽带无线传输技术研究
被引量：59
- 3
-
-
作者
孙继平
-
机构
中国矿业大学(北京)
-
出处
《工矿自动化》
北大核心
2013年第2期1-5,共5页
-
基金
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家自然科学基金资助项目(51074169)
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA062203)
-
文摘
提出了矿井宽带无线传输技术是解决采掘工作面移动监控、监视和语音通信需求的关键技术。提出了矿井宽带无线传输应满足传输带宽宽、便于接入有线宽带网络、中继设备少、体积小、发射功率小、电磁兼容性好、安全性好、传输协议标准化、电源电压波动适应能力强等要求。提出了漏泄通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下局部通信等;感应通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下救灾通信等;透地通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下避难硐室等应急通信;小灵通、CDMA、GSM、Bluetooth不能用作矿井宽带无线传输技术;RFID不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿物联网、矿用设备管理和防碰撞等;ZigBee不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下人员、胶轮车、电机车等动目标精确定位和矿用传感器无线传输等;UWB不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下生命探测、防碰撞、煤矿井下人员和胶轮车等动目标精确定位等;WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等3G不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下语音移动通信等。提出了矿井宽带无线传输技术宜采用WiFi,4G有可能成为未来矿井宽带无线传输技术。
-
关键词
矿井无线通信
矿井无线传输
宽带传输
WIFI
漏泄通信
感应通信
透地通信
CDMA
-
Keywords
mine wireless communication
mine wireless transmission
broadband transmission
WiFi
leakage communication
induction communication
through-the-earth communication
CDMA
-
分类号
TD655.3
[矿业工程—矿山机电]
-
-
题名煤矿井下无线传输衰减分析测试与最佳工作频段研究
被引量：12
- 4
-
-
作者
孙继平
梁伟锋
彭铭
张高敏
潘涛
张侯
李小伟
-
机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
国家能源集团国神公司三道沟煤矿
国能数智科技开发(北京)有限公司
-
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2023年第4期1-8,共8页
-
基金
国家重点研发计划项目(2016YFC0801800)。
-
文摘
5G,UWB,ZigBee,WiFi6等矿井移动通信、人员及车辆定位、无线传输等技术在煤矿井下应用,促进了煤矿安全生产和煤矿智能化建设。然而受电气防爆的限制,煤矿井下无线发射功率不大于6 W,制约着矿井无线传输距离,增加了基站用量和系统成本,不便于系统使用和维护。在无线发射功率受电气防爆限制的条件下,选择传输衰减较小的无线工作频段,可有效提高无线传输距离,减小基站用量和系统成本。为满足矿井无线传输工作频段选择与优化的需求,在国家能源集团国神公司三道沟煤矿的辅助运输大巷和综采工作面分别进行了700 MHz~6 GHz频段的无线传输测试,并对测试结果进行了分析,提出了矿井无线传输优选频段:(1)辅助运输大巷无线传输的最佳工作频段为700~910 MHz。(2)综采工作面无线传输的最佳工作频段为700~1710 MHz。(3)辅助运输大巷无线传输衰减比综采工作面无线传输衰减小,且随着频率增大,辅助运输大巷与综采工作面无线传输衰减的差值变小。(4)矿井无线传输的最佳工作频段为700~1710 MHz。
-
关键词
煤矿智能化
矿井无线传输
无线传输衰减
无线频段
5G
WiFi6
UWB
-
Keywords
coal mine intelligence
wireless transmission in mines
wireless transmission attenuation
wireless frequency band
5G
WiFi6
UWB
-
分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
-
-
题名UWR-FDTD矿井电磁波数值分析方法
被引量：5
- 5
-
-
作者
张高敏
刘毅
彭铭
-
机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期4157-4166,共10页
-
基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)。
-
文摘
为减小FDTD(Finite-Difference Time-Domain)对计算机内存空间与算力的需求,提高FDTD求解矿井电磁波的计算效率,根据矿井巷道断面小、轴向长的特点,提出了单位窗口循环使用时域有限差分方法(Unit Window Recycling, UWR-FDTD)。该方法沿巷道轴向把待研究的巷道平均划分多个虚拟窗口,虚拟窗口的断面面积与巷道断面面积相同,为一个同虚拟窗口大小相同的单位窗口分配内存空间,所有虚拟窗口循环使用单位窗口的内存空间,执行传统FDTD迭代过程。激励源设在第1个虚拟窗口,根据1个单位窗口电磁波传播时间,确定每个虚拟窗口的迭代次数,按照时间步存储单位窗口内最后一个Yee网格的电磁场分量,作为下一个虚拟窗口的子激励源。每个虚拟窗口在单位窗口内迭代完成后,均存储完成时刻单位窗口的电磁场分量,用于合成整个巷道内的电磁场数值。结果表明:同传统FDTD方法相比,UWR-FDTD方法在一维二维三维计算空间均可减少内存使用量,划分虚拟窗口数目越多,仿真时所需的内存空间越小,在三维空间内提高的计算效率更加显著;在无耗介质、有耗介质计算空间,分别用时谐源和脉冲源作为激励源,在一维二维三维空间内用UWR-FDTD计算出合成电场的周期和幅值,与传统FDTD计算结果一致。UWR-FDTD矿井电磁波仿真时间与巷道断面面积、巷道长度和电磁波频率有关;划分虚拟窗口的长度为待研究巷道长度的1/10~1/6时,计算用时最短,计算效率最高。
-
关键词
矿井电磁波
矿井无线传输
时域有限差分
单位窗口循环使用
虚拟窗口
内存空间
-
Keywords
electromagnetic fields in coal mine
wireless transmission in mine
finite-difference time-domain
unit window recycling
virtual windows
memory space
-
分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
-
-
题名煤矿井下UWB信号路径损耗测量及中心频率选择
被引量：6
- 6
-
-
作者
吕瑞杰
-
机构
国家能源集团神东煤炭集团公司
-
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2023年第4期147-152,共6页
-
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC0804303)
国家能源集团科技创新项目(GJNY2030XDXM-19-06.1)。
-
文摘
煤矿井下分别部署UWB,5G,WiFi6等系统,存在基站多、传输线缆多、供电设备多、系统成本高、维护工作量大等问题。将UWB,5G,WiFi6等集成在同一个一体化基站或分站内,可有效解决上述问题,但一体化基站的UWB,5G,WiFi6天线之间距离近,相互干扰大。选择不同的工作频段,是解决一体化基站的UWB,5G,WiFi6天线之间相互干扰大的有效方法。为与地面设备兼容,矿用WiFi6和5G工作频段选择范围较小,UWB工作频段选择范围较大。目前矿井人员和车辆定位系统主要采用UWB主流芯片DW1000,其中心频率为3.5,4.0,4.5,6.5 GHz。中心频率为3.5 GHz的UWB与3.5 GHz的5G工作频段相近,不宜选用。中心频率为4.0,4.5,6.5 GHz的3个频段的UWB,均与5G和WiFi6频段不相近,可选择其中衰减较小的频段作为矿用UWB中心频率。煤矿井下测试结果表明,4.0 GHz信号的路径损耗最小,在其他条件相同的情况下,传输距离最远,既解决了UWB与5G和WiFi6相互干扰的问题,又减少了基站数量和系统成本,便于使用与维护。因此,UWB中心频率应优选4.0 GHz。
-
关键词
矿井无线传输
无线传输衰减
工作频段
路径损耗
中心频率
UWB
5G
WiFi6
-
Keywords
wireless transmission in mines
wireless transmission attenuation
working frequency band
path loss
center frequency
UWB
5G
WiFi6
-
分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
-
