矿井救援无线Mesh通信信号衰减特性研究

发布时间：2020-09-17 19:06

　　 矿井救援无线通信系统是现代化矿山企业应急救援设备中的重要组成部分之一,矿井巷道属于一个特殊的受限环境,无线通信电磁波在矿井巷道中无法保证很好地传输。为了确定矿井救援无线通信中继设备相关参数及合理布置方案提供理论依据,本文拟采用现场实际调研、基础理论分析、数值计算和模拟以及现场实验研究相结合的方式,分析井下巷道电磁波传播的主要影响因素,研究了巷道电磁波传播的衰减特性,揭示矿井救援多媒体通信信号传输衰减规律。电磁波信号在矿井悲道中传输属于井下受限空间内的传播,传播过程中的能量衰减与损耗主要受巷道支护数目及形式、巷道断面尺寸、巷道壁粗糙程度、巷道弯曲半径、粉尘浓度等多种因素综合影响。其中,巷道断面尺寸及形状、巷道内粉尘浓度、巷道壁粗糙度对电磁波的正常传播影响程度较大。电磁波在矿井巷道内传播过程中,巷道煤岩体介质成相关电性参数,例如电导率、磁导率、介电常数等对电磁波传播衰减及损耗也有一定的影响,但对电磁波的贡献率相对较小。以麦克斯韦电磁方程为理论依据,分析了电磁波在波导内传播过程中磁场分量在X、y、z三个方向上随时间的变化趋势,初步得到电磁波传输磁场的变化及衰减规律。理论推导了矩形波导内电磁波的模式衰减公式,理论分析计算得到不同巷道截面尺寸及模式阶数下的电磁波传输截止频率,并得到相应的影响关系曲线。矿井巷道形状因子是影响无线Mesh衰减的主要因素之一,在设计巷道时,可充分考虑巷道截面积及宽度与高度比,使巷道截面积在条件允许范围内尽可能增大,且形状因子接近于2,可有效减小无线Mesh信号衰减:在弯曲巷道内频率选择900 MHz,可适当缓解无线Mesh由粉尘引起的信号衰减:巷道壁可引起无线Mesh电磁波产生粗糙损耗、倾斜损耗及模式衰减。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD655.3;TD774
【部分图文】：

域网一直存在的灵活性低、可靠性不足及健壮性差等问题，可以提供可靠的大容量速率的数据无线接入与传输，为矿井灾后救援提供视频传输、实时语音对讲、环境监测等高宽带多媒体业务服务支持。无线 Mesh 网络通信技术在矿山中的应用主要应急救援系统及井下监控系统[16]，对等式无线 Mesh 网络结构如图 1.2 所示，主要无线传输基站、手机及平板电脑等数据接入终端、数据显示终端等三部分。

步数为55时磁场强度仿真

步数为200时磁场强度仿真

【参考文献】

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本文编号：2821109