煤矿井下低压电力线信道传输特性研究

摘要

近年来，随着国家出台一系列措施，煤矿安全事故发生也逐年降低，但是重大煤矿事故仍然时有发生，造成大量人员伤亡和国有资产巨大损失。究其原因主要是煤矿井下检测监控设施系统复杂，形成众多信息孤岛，信息不能共享，致使监控不到位，预警不到位，救援不到位。本课题针对煤矿信息传输存在的问题，提出采用低压电力线作为信息传输载体，建立基于低压电力线的多异构信息融合的信息系统，以期解决信息孤岛问题，满足煤矿信息共享，较好实现安全自动化采煤的目标。因此，本课题的研究具有一定的理论意义和社会意义。
　　煤矿井下低压电力线是一条覆盖面广、连接可靠、经济实用的传输网络，用它作为通信网络，具有突出的优势。本文基于煤矿井下电力线网络，对电力线通信信道传输特性做了研究。首先分析了在煤矿井下环境中低压电力线通信与其他通信技术相比存在的优势；然后介绍了煤矿井下电力线网络的拓扑结构，构建了信道特性测试平台；最后分别从输入阻抗特性、噪声特性、传输衰减特性等三个方面对信道传输特性做了研究。论文的工作和主要成就如下：
　　1、搭建了信道特性测试平台。通过分析研究低压电力线通信特点，采用阻容耦合和电磁耦合相结合的方式，设计了信号发送与接收耦合电路，并结合信号发生器、数字示波器，构建了硬件测试平台。
　　2、应用硬件平台对煤矿井下电力线信道传输特性进行了测试，并通过软件进行了分析研究。
　　3、基于实测电力线网络输入阻抗数据，设计了相应的阻抗匹配电路。
　　4、建立了噪声特性模型。对实测电力线网络噪声特性进行了分析，指出了煤矿井下电力线网络中噪声含有的类型，并建立了相应的噪声模型。
　　5、建立了数据传输衰减模型。通过分析实测传输衰减特性特点，建立了适用于煤矿井下电力线网络信道的传输模型。

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Contents

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 存在问题

1.5 主要的研究工作

2 低压电力网络拓扑结构与测试平台的搭建

2.1 电力网络拓扑结构

2.2 硬件平台的搭建

2.3 软件平台

2.4 本章小结

3 井下电力线信道输入阻抗特性研究

3.1 测量方案

3.2 信道阻抗特性测试与分析

3.3 宽带阻抗匹配电路设计

3.4 本章小结

4 井下电力线信道噪声特性研究

4.1 噪声的类型与特点

4.2 测量方案

4.3 噪声分析

4.4 井下噪声建模

4.5 本章小结

5 井下电力线信道传输衰减特性研究

5.1 引 言

5.2 测试原理与测试方案

5.3 测试结果及分析

5.4 阻抗匹配电路仿真

5.5 井下信道传输模型建立

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况