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金属振子结构在矿井5G辐射场中的安全功率分析

董红涛 田子建 侯明硕 赵晖 卫若茜

董红涛,田子建,侯明硕,等. 金属振子结构在矿井5G辐射场中的安全功率分析[J]. 工矿自动化,2023,49(12):108-113.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023070080
引用本文: 董红涛,田子建,侯明硕,等. 金属振子结构在矿井5G辐射场中的安全功率分析[J]. 工矿自动化,2023,49(12):108-113.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023070080
DONG Hongtao, TIAN Zijian, HOU Mingshuo, et al. Safety power analysis of metal oscillator structure in mine 5G radiation field[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(12):108-113.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023070080
Citation: DONG Hongtao, TIAN Zijian, HOU Mingshuo, et al. Safety power analysis of metal oscillator structure in mine 5G radiation field[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(12):108-113.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023070080

金属振子结构在矿井5G辐射场中的安全功率分析

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023070080
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(52074305)。
详细信息
    作者简介:

    董红涛(1975—),男,内蒙古通辽人,高级工程师,从事矿井智能化系统应用研究工作,E-mail:359072147@qq.com

    通讯作者:

    田子建(1964—),男,湖南望城人,教授,博士,博士研究生导师,主要研究方向为矿井监控与通信,E-mail:13911550940@126.com

  • 中图分类号: TD655.3

Safety power analysis of metal oscillator structure in mine 5G radiation field

  • 摘要:

    煤矿井下存在瓦斯等易燃易爆气体,5G无线通信系统基站天线辐射出的电磁波被井下金属结构吸收,在金属结构断点处产生放电火花,当电火花能量达到瓦斯气体的最小点火能时可能发生爆炸,限制了5G技术在煤矿井下的应用。为了评估5G无线通信基站射频功率的安全性,通过分析金属结构耦合电磁波的方式,得到射频功率、最大辐射场强与距离的关系;以最小点火能为安全判定标准,得出天线负载的接收功率小于2.625 W时,可确保不会引起瓦斯爆炸;分析得出煤矿井下应优先选择700 MHz作为5G工作频段;通过分析方向性系数,得出应选择臂长与波长比为0.65的对称振子天线金属结构进行研究,对称振子天线金属结构安全电场强度为202.9 V/m,最小安全距离为0.2 m。仿真结果表明:在距离发射天线小于0.2 m的区域电场分布极不均匀,在距离发射天线大于0.2 m的区域电场分布较均匀;在距离发射天线大于0.2 m的区域导致瓦斯爆炸的最小射频功率为27.45 W。

     

  • 图  1  金属结构耦合电磁波的过程

    Figure  1.  The process of coupling electromagnetic waves with metal structures

    图  2  等效放电电路

    Figure  2.  Equivalent discharge circuit

    图  3  巷道仿真模型

    Figure  3.  Roadway simulation model

    图  4  电场强度等值面分布

    Figure  4.  Equivalent surface distribution of electric field strength

    图  5  电场强度与发射天线距离的关系

    Figure  5.  The relationship between electric field strength and transmitting antenna distance

    表  1  仿真参数设置

    Table  1.   Simulation parameter settings

    项目参数
    射频功率/W6,24,48
    电磁波频率/MHz700
    巷道厚度/m0.1
    巷道材料混凝土
    电磁波极化方式垂直极化
    巷道相对介电常数5.31
    巷道电导率/(S·m−10.066
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-22
  • 修回日期:  2023-12-06
  • 网络出版日期:  2024-01-03

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