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第48卷第10期工矿自动化Vol.48No.10

2022年10月JournalofMineAutomationOct.2022

分析研究

文章编号：1671-251X(2022)10-0123-06DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.18038

煤矿井下无线传输分析方法

邵水才，郭旭东，彭铭²，张高敏²

（1.国家能源集团国神公司，陕西府谷719400；

2.中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京100083）

摘要：目前，矿并移动通信系统、人员和车辆定位系统设计和规划主要靠经验和现场测试，存在工作量大、通

信基站和定位分站布置及其天线设置难以优化等问题。为促进煤矿井下无线传输分析方法在矿井移动通信系

统、人员和车辆定位系统设计和规划，以及通信基站和定位分站布置及其天线设置中的应用，分析了不同煤矿井

下无线传输分析方法适用范围和优缺点：①抛物方程法具有算法简单、所需计算内存资源量较小等优点，但不适

用于分析巷道起伏、支护、纵向导体和横向导体等因素对矿并无线传输衰减的影响。②时域有限差分法适用范

围较广，但需较大的计算内存资源量，分析巷道弯曲、起伏、断面形状不规则等因素对矿井无线传输衰减的影响

时，误差较大。③有限元法适用范围最广，可以采用四面体网格，相比于时域有限差分法中使用的六面体网格，

可以更好地拟合不规则结构巷道，但所需计算内存资源量最大，现有高档服务器内存容量难以满足需求，适用于

小断面、短距离、低频率煤矿井下无线传输分析。④射线追踪法具有算法简单、所需计算内存资源量最小等优

点，但适用范围小，仅适用于分析高频段无线工作频率、断面形状、围岩介质、巷道弯曲等因素对矿井无线传输衰

减的影响，不能分析天线在巷道断面不同位置、巷道分支、巷道起伏、支护、纵向导体和横向导体等因素对矿井无

线传输衰减的影响，并且在分析低频段无线工作频率对矿井无线传输衰减的影响时，误差大。③统计分析法具

有简单易用的优点，但需要大量实测数据，而煤矿井下巷道种类多、环境复杂，存在分支、弯曲和起伏等，测量工作

量大，效率低，难以测量煤矿井下不同巷道和支护等条件下无线传输衰减数据，难以分析无线工作频率、天线在巷

道断面不同位置、巷道断面面积和形状、巷道弯曲、巷道分支、巷道起伏、围岩介质、支护、纵向导体、横向导体等因

素对煤矿井下无线传输衰减的影响。

关键词：煤矿井下无线传输分析；抛物方程法；时域有限差分法；有限元法；射线追踪法；统计分析法

中图分类号：TD655文献标志码：A

Coalmineundergroundwirelesstransmissionanalysismethod

SHAOShuicai,GUOXudong,PENGMing’,ZHANGGaomin?

(1.CHNEnergyGuoshenGroup,Fugu719400,China;2.SchoolofMechanicalElectronicandInformation

Engineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology-Beijing,Beijing100083,China)

Abstract:Atpresent,thedesignandplanoftheminemobilecommunicationsystemandthepersonneland

vehiclepositioningsystemmainlydependonexperienceandfieldtest.Therearesomeproblemssuchasheavy

workload,difficultoptimizationofthelayoutofthecommunicationbasestationandposi