煤矿井下无线传输分析方法

摘要

目前,矿井移动通信系统、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井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。(5)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。