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西科大通訊學院黃曉俊教授團隊找到礦井5G通訊全覆蓋新方案

2024-04-01科技

智能礦山、智慧礦井建設的基礎之一,是高質素的通訊技術,尤其在礦井深處,極端的環境條件成為高效通訊的攔路虎。如何實作訊號覆蓋,保證通訊順暢,成為了煤炭產業智能化升級的一個關鍵點。長期以來,西安科技大學通訊學院黃曉俊教授團隊聯合陜西延長石油榆林可可蓋煤業有限公司和中國聯合網絡通訊有限公司陜西省分公司等單位不斷探索,找到了基於智能電磁超表面礦井5G通訊全覆蓋的新方案。

該技術方案所依托的電磁超表面是一種人工制造的新型材料表面。它能夠透過定期排列的微型結構來產生特定的相位、振幅和極化,實作對電磁波的傳播和輻射特性的精確控制。因而在電磁波控制和訊號處理等方面具有十分重要的實用價值。

在礦井通訊套用中,黃曉俊教授團隊充分利用其技術特點,有效破解井下巷道中5G通訊的諸多難點和痛點。針對多徑效應導致的訊號盲區和嚴重衰減,團隊透過控制訊號的相位和振幅,最佳化多路徑傳播,對巷道盲區進行訊號中繼和補盲,提高通訊的質素和穩定性。針對智能礦井環境中存在強電磁幹擾,團隊研發針對礦井環境的能量選擇超表面消除外部電磁幹擾,提升通訊訊號的傳輸和接收質素。經過長期研究與實踐,團隊率先研發出適用於礦井5G訊號中繼和補盲的900MHz,2.1GHz和3.5GHz的適用於礦井5G通訊全覆蓋的智能超表面,做到「隨掛隨取、隨時補盲」。團隊更創新實踐了智能電磁超表面定向加強訊號技術,成功將5G核心網下沈至5300米超長斜井井底,做到了礦井建設全周期5G訊號的100%全覆蓋。

該團隊的技術創新得到了社會和行業的良好反饋。在工信部主辦的第五、六屆「綻放杯」5G套用征集大賽中,該團隊的以此新技術研發形成的申報成果【「打井不下井」,開啟延長石油煤電油化復合場景5G+網業融通新篇章】獲得全國一等獎,【以「融」引領,以「安」保障,以「智」點亮,可可蓋邁向「煤」好未來】獲得全國總決賽金獎,成為能源領域唯一、陜西省唯一獲得的全國總決賽金獎的專案。在新疆、榆林、延安等地的煤礦實驗與建設實踐中,方案所表現出的技術效能令人贊嘆。

基於此技術突破,煤礦建井效率相比傳統施工法提高3-5倍,井下作業人員減少60%,極大提升了無人化掘進的工作水平,完善了煤礦智能化全生命周期的示範建設。如今,黃曉俊教授團隊更向技術前沿不斷探索,將智能電磁超表面技術與射頻漏纜通訊技術相結合,旨在為薄煤層綠色智能開采領域的技術革新再立新功,誓把科技創新做在祖國大地上。