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传导电流场矿井透地应急通信技术

专利权人:哈尔滨工程大学

项目简介:在我国的能源工业中,煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70%左右,预计到2050年还将占50%以上,因此煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。我国矿产资源丰富,然而矿难事件频发。煤矿安全问题已经成为我国煤炭行业发展的主要障碍。如果能够实现地下与地面的无线通信,将会极大地提高救援效率。目前我国矿井通信多为中频感应、泄漏电缆、光缆、超短波中继通信等通信方式,基本上不具备透地通信能力。至今我国还没有自主知识产权的矿井透地应急救援通信系统。当矿难发生时,上述通信手段往往失去功能。而传导电流场透地通

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项目简介:在我国的能源工业中,煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70%左右,预计到2050年还将占50%以上,因此煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。我国矿产资源丰富,然而矿难事件频发。煤矿安全问题已经成为我国煤炭行业发展的主要障碍。如果能够实现地下与地面的无线通信,将会极大地提高救援效率。目前我国矿井通信多为中频感应、泄漏电缆、光缆、超短波中继通信等通信方式,基本上不具备透地通信能力。至今我国还没有自主知识产权的矿井透地应急救援通信系统。当矿难发生时,上述通信手段往往失去功能。而传导电流场透地通信技术不受矿井灾害事故影响,可以穿透地层实现地下巷道与地面之间双向无线通信,被认为是最可靠的应急通信手段之一。传导电流场透地通信是对传统电磁波通信方式的一种重要补充,在特定的外部通信环境下,比如导电和半导电媒质,具有传统通信手段无法比拟的优势,目前我国在这方面的研究与国外相比起步较晚,虽然经过近年攻关,取得了一些成绩,但一直处于理论研究、仿真、试验阶段,实际产品应用仍是空白。技术特点:传导电流场透地通信是一种采用电偶极子天线,以分层大地作为传播媒质,电流场穿透大地的无线通信方式。通过在两电极上加载交变的电压,由于大地的导电性,在两电极间形成交变的电流,并产生传导电流场,以分层大地作为传播媒质进行信息传输。接收时,由于电流场的变化接收端的两个电极感应出交变电压,实现透地信号的接收。支撑与保障(技术团队、实施案例及其他):哈尔滨工程大学在地下多层媒质传导电流场通信信道参数计算与建模、地下电偶极子天线参数优化、传导电流场矿井应急透地通信系统样机开发、强衰落及噪声、干扰背景下微弱信号的检测与接收以及传导电流场地下中继通信与组网等多项关键技术研究方面已经取得了突破性进展。2014年在河南桐柏县上上河金矿实现了700米语音及数据透地通信;2013年在伊春山区某防空洞内用5瓦功率实现了与山顶之间的无线语音及数据通信,通信距离800米;在辽宁阜新龙驰铁矿实现了200米透地通信;在七台河向阳煤矿实现了400米语音与数据透地通信测试。技术指标:穿透深度:600米以上; 功率:300瓦以下; 天线形式:电偶极子天线; 语音压缩速率:600bps;信息速率: 100bps; 带宽:0.3kHz;调制方式:2DPSK; 工作方式:半双工;供电方式:蓄电池供电; 工作频率:2kHz; 信道编码:卷积码(2,1,7); 支持数字语音通信和短信通信功能。