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煤矿井下无线电波防爆安全功率阈值研究

工矿自动化 2022年第12期48卷 123-128,163页

作者：梁伟锋孙继平彭铭潘涛张高敏国家能源集团国神公司三道沟煤矿陕西府谷719400 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 国能信息技术有限公司北京100011 中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室上海200050

为防止煤矿井下无线设备发射的无线电波引起瓦斯爆炸,需限制煤矿井下无线电波的功率和能量。介绍了不同标准中规定的连续无线电波防爆安全功率阈值:①GB/T 3836.1−2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《E... 详细信息

为防止煤矿井下无线设备发射的无线电波引起瓦斯爆炸,需限制煤矿井下无线电波的功率和能量。介绍了不同标准中规定的连续无线电波防爆安全功率阈值:①GB/T 3836.1−2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》参考了欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》的相关内容,省去了当爆炸性环境中不存在能作为接收天线的细长结构物体(如起重机)时,I类环境(代表性气体为甲烷)中连续无线电波防爆安全功率阈值为8 W这一条款,并不加区分地规定I类环境中连续无线电波防爆安全功率阈值为6 W;②英国标准BS 6656:1991《Guide to prevention of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation》规定I类环境中连续无线电波工作频率大于30 MHz时,无论是否有起重机等细长环形结构物体,连续无线电波防爆安全功率阈值均为8 W;③英国标准BS 6656:2002《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》及欧洲标准CLC/TR 50427:2004均规定没有起重机等细长环形结构物体的I类环境中连续无线电波防爆安全功率阈值为8 W,有起重机等细长环形结构物体的I类环境中连续无线电波防爆安全功率阈值为6 W。分析了煤矿井下环境和设备特点:煤矿井下一般没有起重机;煤矿井下为受限空间,巷道较长,但巷道断面较小;沿巷道轴向敷设的电缆、水管、铁轨、钢丝绳、架空线、胶带架等轴向导体细长,但不会形成利于无线电波接收的环形天线;巷道工字钢支护等横向导体可以形成利于无线电波接收的环形天线,但工字钢导体截面大,不满足细长结构特征;综采工作面液压支架可以形成环形结构,但液压支架千斤顶将其分为多个环形结构,支架导体截面大,不满足细长结构特征。指出了煤矿井下连续无线电波防爆安全功率阈值没有执行6 W之前,漏泄、感应、透地、多基站等矿井无线通信系统已广泛应用煤矿井下,未见有引起瓦斯和煤尘爆炸事故的案例。因此,不加区分地将煤矿井下无线电波防爆安全功率阈值定为6 W,缺乏理论分析和实验验证。特别是5G,WiFi6,UWB,ZigBee等矿用移动通信系统及人员和车辆定位系统工作频率较高,因此煤矿井下连续无线电波防爆安全功率阈值应为8 W。

关键词：矿井无线电波连续无线电波功率电气防爆安全功率阈值

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煤矿井下无线电波对人体的影响

工矿自动化 2022年第11期48卷 84-92,144页

作者：丁序海潘涛彭铭张高敏国家能源集团国神公司三道沟煤矿陕西府谷719400 国能信息技术有限公司北京100011 中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室上海200050 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

5G,WiFi6,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的较大功率无线电波会影响煤矿井下作业人员健康,因此,需要研究煤矿井下无线电波对人体的影响。研究了电磁辐射对人体的作用:人体不同部位对电磁辐射吸收能力不同,电... 详细信息

5G,WiFi6,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的较大功率无线电波会影响煤矿井下作业人员健康,因此,需要研究煤矿井下无线电波对人体的影响。研究了电磁辐射对人体的作用:人体不同部位对电磁辐射吸收能力不同,电磁辐射对人体头部的影响最大。无线电波发射功率限值包括职业暴露限值和公众暴露限值两大类。职业暴露是指作业人员在电磁辐射环境中暴露时间不大于8 h。煤矿井下作业人员的工作时间为每班工作8 h(3班倒)或每班工作6 h(4班倒),因此,煤矿井下无线电波发射功率限值应选择全身职业暴露无线电波发射功率最小的限值6.28 W。为防止煤矿井下无线电波发射引起瓦斯爆炸,GB/T 3836.1−2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定煤矿井下无线电波发射功率不大于6 W。因此,取得防爆合格证和矿用安全标志准用证的5G,WiFi6,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等,在保证无线发射天线距固定岗位人员大于1 m的条件下,不会对煤矿井下作业人员造成伤害。

关键词：矿井无线电波职业健康安全电磁辐射安全 5G WiFi6 UWB 职业暴露

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无线电波发射功率防爆要求与检测方法

工矿自动化 2024年第6期50卷 1-5,22页

作者：孙继平彭铭中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的... 详细信息

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下,天线增益越大,无线电发射器的有效输出功率就越小,这将限制通过增大天线增益,提高无线传输距离。因此,有必要对国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017中规定的阈功率的正确性进行研究,提出合理的无线电波发射功率防爆要求与检测方法。提出了无线电波防爆安全发射功率与天线增益无关,国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电发射器的阈功率是错误的。提出了煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W,且与天线增益无关;国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定阈功率不得大于6 W,且与天线增益相关,是错误的。提出了无线电波防爆安全性能检测方法——检测无线电发射器输出功率,这既可保证通过检测的防爆无线电设备的防爆安全,又简化了检测方法,更提高了防爆无线电设备的无线电波发射功率,解除了对天线增益的限制,将大大提高煤矿井下防爆无线电设备的无线传输距离。

关键词：矿井无线电波防爆安全天线增益发射功率输出功率防爆安全性能检测

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煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向

工矿自动化 2024年第7期50卷 79-88页

作者：李晨鑫煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5... 详细信息

结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5G系统建设部署需求。煤矿用5G无线覆盖增强方面:煤矿用5G无线传输性能需要持续研究和提升,现阶段宜采用低频段(1 GHz以下)多载波SUL(补充上行链路)进行煤矿用5G的覆盖优化;针对井下无线电波防爆安全功率阈值可能实现的突破和提高,需要通过同步提升煤矿用5G基站与终端两侧的无线发射功率,方可实现煤矿用5G系统整体覆盖能力优化;需要开展基于6G RIS(可重构智能超表面)的煤矿用5G覆盖增强技术预研,为无线覆盖能力提升提供进一步支撑。煤矿智能化5G应用场景构建方面:需要开展矿用装备与矿用通信领域的联合技术攻关;研究基于煤矿用5G的装备远程控制及未来装备自主群体协同控制的信息物理映射;研究智能化应用的预期功能安全机制;研发小型化、轻量化及全面适配现场设备工业控制协议的煤矿用5G模组。

关键词：智能矿山通信煤矿用5G 5G专网无线覆盖智能化5G应用场景矿井无线电波防爆安全可重构智能超表面装备远程控制