矿用5G频段选择及天线优化设置研究.pdf

工矿自动化 In d ust r y a n d Min e Aut o ma t io n 第46卷第5期 2020年5月 Vo l . 46 No . 5 Ma y 2020 文章编号1671-251X202005-0001-07DOI10. 13272/j. issn . 1671-251x. 17592 矿用5G频段选择及天线优化设置研究 孙继平，张高敏 （中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院,北京100083） 扫码移动阅读 摘要矿井无线通信和矿用5G移动通信技术是煤矿智能化关键技术之一。为提高煤矿井下无线传输 距离、绕射能力及无线通信系统的稳定性和可靠性，减少基站用量、组网成本和维护工作量，研究了矿用5G 工作频段和基站天线位置对无线传输损耗和传输距离的影响。主要结论如下①煤矿井下无线发射功率受 本质安全防爆限制，接收灵敏度受电磁噪声限制，天线增益受本质安全防爆和巷道空间限制。在煤矿井下无 线发射功率、接收灵敏度、天线增益受限的情况下，应通过优选无线工作频段和优化天线设置位置，提高矿井 无线传输距离和绕射能力，提高系统稳定性和可靠性，减少基站用量、组网成本和维护工作量。②矿用5G 工作频段应优选700 MHz。煤矿井下700 MHz频段与现有5G其他工作频段2. 6,3. 5,4. 9 GHz相比，具有 无线传输损耗小、无线传输距离远、绕射能力强、基站用量少、组网成本低和维护工作量小等优点。③提出 的传输损耗/位置变化率分析方法便于分析巷道横向不同区域位置变化引起的无线传输损耗变化情况。 ④ 无线基站天线应靠近巷帮设置，距巷帮不小于0. 01 m,垂向位于巷道高度约2/5处。这样既不影响行人 和行车、便于安装维护，也可以满足无线传输损耗较小、无线传输距离较远的要求。⑤矿用手机、人员定位 卡、便携式无线甲烷检测报警仪、多功能无线矿灯、便携式无线摄像机、便携式无线仪器设备、可穿戴无线设 备、车辆定位卡、车载无线设备、无线摄像机、无线传感器、物联网设备等无线终端，在不影响使用的条件下应 量靠 ， 提高无线传输距离 关键词煤矿智能化；矿井无线通信；5G；无线频段；天线位置 中图分类号TD655 文献标志码A Resea r c h o n 5G f r equen c y ba n d sel ec t io n a n d a n t en n a o pt imiza t io n set t in g in c o a l min e S UN Jipin g, ZHANG Ga o min S c ho o l o f Mec ha n ic a l El ec t r o n ic a n d In f o r ma t io n En gin eer in g, Chin a Un iver sit y o f Min in g a n d Tec hn o l o gy Beijin g , Beijin g 100083 , Chin a Abstract Min e w ir el ess c o mmun ic a t io n a n d min e-used 5G mo bil e c o mmun ic a t io n t ec hn o l o gy is o n e o f t he k ey t ec hn o l o gies o f c o a l min e in t el l igen c e. In o r d er t o impr o ve w ir el ess t r a n smissio n d ist a n c e a n d d if f r a c t io n a bil it y a s w el l a s st a bil it y a n d r el ia bil it y o f w ir el ess c o mmun ic a t io n sy st em in un d er gr o un d c o a l min e, r ed uc e ba se st a t io n c o n sumpt io n , n et w o r k in g c o st a n d ma in t en a n c e w o r k l o a d , t he ef f ec t o f min e- 收稿日期2020-04-29 ；修回日期2020-05-07 ;责任编辑李明. 基金项目国家重点研发计划资助项目（2016YF C0801800） 作者简介孙继平（1958 ）,男，山西翼城人，教授，博士，博士研究生导师，中国矿业大学（北京）信息工程研究所所C,原副校C;获国家科技进 步奖和技术发明奖二等奖4项（第1完成人3项作为第1完成人获省部级科技进步特等奖和一等奖8项；作为第1完成人主持制 定中华人民共和国煤炭行业和安全生产行业标准29项；作为第1发明人获国家授权发明专利70余项；主持制定煤矿安全规程第 十一章“监控与通信作为第1作者或独立完成著作12部；被S Cim E I检索的第1作者或独立完成论文90余篇；作为国务院煤矿 事故调査专家组组长参加了 10起煤矿特别重大事故调査工作；E-ma il sjpc umt b. ed u. c n 引用格式孙继平，张高敏.矿用5G频段选择及天线优化设置研究工矿自动化，2020,46（5） -7. S UN Jipin g,ZHANG Ga o min . Resea r c h o n 5G f r equen c y ba n d sel ec t io n a n d a n t en n a o pt imiza t io n set t in g in c o a l min e[J]. In d ust r y a n d Min eAut o ma t io n，2020，46（5）1-7. ・2・工矿自动化第46卷 used 5G w o r k in g f r equen c y ba n d a n d a n t en n a po sit io n o f ba se st a t io n s o n w ir el ess t r a n smissio n l o ss a n d t r a n smissio n d ist a n c e is st ud ied . The ma jo r c o n c l usio n s a r e a s f o l l o w s ① Wir el ess t r a n smit t in g po w er in un d er gr o un d c o a l min e is l imit ed by in t r in sic a l l y sa f e expl o sio n -pr o o f , r ec eivin g sen sit ivit y is l imit ed by el ec t r o ma gn et ic n o ise, a n d a n t en n a ga in is l imit ed by in t r in sic a l l y sa f e expl o sio n -pr o o f a n d t un n el spa c e. Ther ef o r e, un d er t he c o n d it io n s o f l imit ed w ir el ess t r a n smit t in g po w er , r ec eivin g sen sit ivit y a n d a n t en n a ga in in c o a l min e,it isn ec essa r y t o in c r ea sew ir el es st r a n smiss io n d ist a n c ea n d d ifr a c t io n a bil it y ,impr o ve st a bil it y a n d r el ia bil it y o f w ir el ess c o mmun ic a t io n sy st em, a n d r ed uc e ba se st a t io n c o n sumpt io n , n et w o r k in g c o st a n d ma in t en a n c e w o r k l o a d by o pt imizin g w ir el ess w o r k in g f r equen c y ba n d a n d a n t en n a l o c a t io n set t in g.② 700 MHz is r ec o mmen d ed a s min e-used 5G w o r k in g f r equen c y ba n d . Co mpa r ed w it h o t her 5G f r equen c y ba n d s suc h a s 2. 6 GHz, 3. 5 GHz a n d 4. 9 GHz, 700 MHz f r equen c y ba n d in un d er gr o un d c o a l m0n eha st hea d va n t a ges o f l o w w 0r el esst r a n sm0ss0o n l o ss,l o n g w 0r el esst r a n sm0ss0o n d ist a n c e, st r o n g d if f r a c t io n a bil it y , l ess ba se st a t io n c o n sumpt io n , l o w n et w o r k in g c o st a n d ma in t en a n c e w o r k l o a d a n d so o n .③ An a l y sis met ho d o f t r a n smissio n l o ss/po sit io n c ha n ge r a t e is put f o r w a r d , w hic h is c o n ven ien t t o a n a l y ze t he c ha n ge o f t r a n smissio n l o ss c a used by po sit io n c ha n ge in d i fer en t t r a n sver sa l a r ea s o f t un n el .④ The a n t en n a s o f w ir el ess ba se st a t io n s sho ul d be set c l o se t o t un n el sid e, n o t l ess t ha n 0.01 m a w a y f r o m t un n el sid e, a n d t he height o f a n t en n a s sho ul d be a bo ut 2/5 o f t un n el height . This is c o n ven ien t f o r in st ala t io n a n d ma in t en a n c e,n o t o n l y d o es n o t afec t ped est r ia n sa n d d r ivin gb ut a l so c a n sa t isf y t he r equir emen t s o f l o w t r a n smissio n l o ss a n d l o n g t r a n smissio n d is t a n c e.⑤ In o r d er t o impr o ve w ir el esst r a n smissio n d is t a n c e,w ir el esst er min a l sused in un d er gr o un d c o a l min e,suc ha smo bil epho n es, per so n n el po sit io n in gc a r d s,po r t a bl ew ir el essmet ha n ed et ec t io n a l a r ms,mul t i-f un c t io n a l w ir el essl a mps, po r t a bl e w ir el ess c a mer a s,po r t a bl e w ir el essin st r umen t s a n d equipmen t s,w ea r a bl e w ir el ess d evic es, vehic l e po sit io n in g c a r d s, vehic l e w ir el ess d evic es, w ir el ess c a mer a s, w ir el ess sen so r s, In t er n et o f t hin gs d evic es a n d s o o n ,s ho ul d b ec l o s er t o t het un n el c en t er a s muc ha s po s s ibl eun d er t hec o n d it io n o f n o t afec t in gn o r ma l use. Key words c o a l min e in t el l igen c e; min e w ir el ess c o mmun ic a t io n ； 5G; w ir el ess f r equen c y ba n d; a n t en n a l o c a t io n 0引言 矿井无线通信和矿用5G移动通信技术是煤矿 智能化关键技术之一,6。煤矿井下电气防爆、矿井 无线传输损耗（含天线插入损耗，下同）大、电磁干扰 严重、巷道空间有限等，制约着地面无线通信和5G 移动通信技术及系统直接在煤矿井下应用79。因 此，有必要针对煤矿井下特殊环境和特殊要求,研究 矿井无线通信和矿用5G移动通信技术，以提高煤 矿 、 通信 稳定性和可靠性,减少基站用量、系统成本和维护工 作量。这对促进煤矿智能化和矿井无线通信技术发 展具有重要意义 1矿井无线传输特点 矿井无线传输距离受无线发射功率、接收灵敏 度、天线增益、矿井无线传输损耗等影响。无线发射 功率越大、接收灵敏度越高、天线增益越大、矿井无 线传输损耗越小，则矿井无线传输距离越远。 煤矿井下无线发射功率受本质安全防爆限 制［10］。煤矿井下机电设备功率大、启停频繁、设备 相对集中，变频设备功率大等造成煤矿井下电磁干 扰严重，限制了煤矿井下无线设备接收灵敏度的提 高。无线基站天线增益受本质安全防爆、天线尺寸 和巷道空间限制。因此，在无线发射功率、接收灵敏 度、天线增益受限的条件下，降低矿井无线传输损耗 是提高矿井无线传输距离的有效方法。 矿井无线传输损耗受无线传输频段、天线位置， 巷道断面、分支、弯曲、倾斜、支护和表面粗糙度，巷 道中电缆、水管和铁轨等纵向导体及工字钢等横向 导体,巷道中胶轮车、电机车、带式输送机和机电设 备等影响。巷道断面越大、巷道表面粗糙度越 小，则矿井无线传输损耗越小。巷道分支、弯曲和倾 斜增加了矿井无线传输损耗。巷道中电缆、水管和 铁轨等纵向导体降低了矿井无线传输损耗。工字钢 等横向导体增加了矿井无线传输损耗。巷道中胶轮 2020年第5期孙继平等矿用5G频段选择及天线优化设置研究・3・ 车、电机车、带式输送机和机电设备等增加了矿井无 线传输损耗。综采工作面采煤机、刮板输送机、液压 支架等严重影响工作面无线传输距离和工作稳定性 巷道断面、分支、弯曲、倾斜、支护和表面粗糙 度，巷道中电缆、水管和铁轨等纵向导体及工字钢等 横向导体，在巷道建成后基本不变。巷道中胶轮车、 电机车、带式输送机、机电设备等，以及综采工作面 采煤机、刮板输送机、液压支架等由生产决定。因 此，优选矿井无线工作频段，优化天线设置位置，是 降低矿井无线传输损耗、提高矿井无线传输距离的 必然选择。 2矿用矿用5G工作频段选择工作频段选择 中国移动5G工作频段为2 515〜2 675,4 D00〜 4 900 MHz，中国联通为3 500〜3 600 MHz，中国 电信为3 400〜3 500 MHz,5-。中国广电向3GPP The 3r d Gen er a t io n Pa r t n er ship Pr o jec t ,第三代合 作伙伴计划提交了在NR频段n 28中添加更宽信 道带宽的技术提案编号为TR38. 888,该提案在 3GPP第87次接入网全会3GPPRAN87-e中被 无线接入网技术规范组核准，版本号为16. 00「16-。 2020年3月25日发布的工业和信息化部关于调 整700 MHz频段频率使用规划的通知指出，将原 用于广播电视业务的702〜798 MHz频谱资源重新 规划用于移动通信系统,7-。 在煤矿井下，700 MHz频段与2. 6, 3. 5, 4.9 GHz频段相比，具有信号传输损耗低、无线传 输距离远、绕射能力强等优点。因此，矿用5G工作 700 MHz 矿 和 绕射能力，提高系统稳定性和可靠性，减少基站用 量、组网成本和维护工作量。 3煤矿井下现场测试及天线设置位置优化煤矿井下现场测试及天线设置位置优化 3. 1 测试现场和设备 笔者所在项目组先后于2019年4月、9月、 12月在某煤矿4-1煤辅助运输巷进行了 740 MHz 频段无线传输测试。巷道断面采用半圆拱形结构， 如图1所示。巷道高度为4 m,宽度为5 m,断面面 积为16. 3 m2。喷射混凝土厚度为120 mm,铺底厚 度为300 mm。巷道顶部吊挂照明电缆，每50 m在 顶部固定1个防爆灯。左侧巷帮固定动力电缆，右 中部 定 水 管 和 通 管 板 水管道。 图1拱形巷道测试现场 F ig. 1 Test f iel d in a r c hed t un n el 为便于描述，将拱形巷道的横向、垂向和轴向分 别定义为工7,轴，以无供水管和通风管道的巷帮 一侧、底板和一根天线的水平位置交叉点为坐标原 点，建立直角坐标系，如图2所示。示例位置Tx1 和Rx1表示发射和接收天线在同侧巷帮；示例位 置Tx2和Rx2与Tx1和Rx1相比，表示发 和 收 度 点 板 的距离不同；示例位置Tx3和Rx3与Tx1和 Rx1相比，表示发射和接收天线在同一高度，位置 沿巷道横向水平方向变化。 5m 图2巷道坐标系 F ig.2 Tun n el c o o r d in a t e 测试采用全向偶极子垂直极化天线，天线增益 均为2 d \i；设备发射功率为30 d \・m,接收灵敏度 为一94 d \・m；无线工作频段为720〜760 MHz。 3.2 及 在无线发射功率、接收灵敏度、天线增益、无线 工作频段不变，发射和接收天线位于同侧巷帮的条 件下，研究天线在巷道中不同位置对无线传输损耗 和传输距离的影响①天线沿巷道横向移动到另一 侧巷帮，研究天线在巷道横向不同水平位置对无线 传输损耗和传输距离的影响。②天线沿巷道垂向 变化，研究天线不同高度对无线传输损耗和传输距 影响。 在整个测试过程中，天线均沿竖直方向设置，发 ・4・工矿自动化第46卷 射和接收天线位于同侧巷帮。天线每移动到一个新 的测试位置，均需信号稳定后开始测试，并按1 Hz 频率测量20次，取平均值。当发射和接收天线之间 存在行人或车辆时，暂停测量。研究天线位置沿横 向水平方向变化时，天线高度为1・7m。研究天线 高度变化时，高度分别为0. 8,1. 1,1. 4,1. 7,2. 0, 2.3 m,沿巷道中心向顶板和底板靠近。在煤矿井 下测试时，制定有安全措施，瓦检员一直在测试区域 监测瓦斯浓度。 正式测试前进行了初步测试，结果表明天线紧 或 ， 收信号 度 帮距离变化较大；随着天线远离巷帮，接收信号强度 随天线距巷帮距离变化较小。因此，正式测试时，靠 近巷帮的采样点密度高，远离巷帮的采样点密度低。 天线在轴方向上的采样点分别为0,0. 01,0. 04, 0. 10,0. 30,0. 60,1. 25,2. 50,3. 75,4. 40,4. 70, 4.90,4.96,4. 99,5. 00 m,沿 n 轴在 1,2,4,8,16, 30,50,80,120 m处提前做好标记，在这些位置进行 测试。 3. 3 天线最佳横向水平位置研究 天线在巷道中心 2.5 m,“ 1.7 m）、接收 信号功率为一90 d B・m时，测得发射和接收天线的 最远传输距离为530 m。随着天线距巷帮距离变 小，最远传输距离逐渐减小。当天线紧贴巷帮时，最 远传输距离下降为110〜120 m。 在测试天线高度（“轴方向）均为1. 7 m时，天 线不同横向水平位置轴方向）和传输距离N轴 方向）的接收信号功率见表1,接收信号功率随传输 距离及天线横向水平位置的变化如图3所示。 分析表1和图3可看出在传输距离不变的条 件下，天线在巷道中心时无线传输损耗最小；天线越 靠近巷帮，无线传输损耗越大;天线从巷帮一侧沿横 向水平方向向另一侧移动时，无线传输损耗具有 “大-小-大”的特点。为优化天线横向水平设置位 置，提出了传输损耗/位置变化率分析方法。为消除 发射功率、天线增益、接收灵敏度等对传输损耗/位 置变化率的影响，取轴方向测试点 “ 1,2 ,）, z 1的接收信号功率“）“ 1）差值的绝对值 |“1）“） I作分子，两测试点横向水平位置 “）,（ 1）差值的绝对值 1）“）|作分 母，则传输损耗/位置变化率为 表1天线不同横向水平位置和传输距离的接收信号功率 Ta bl e 1 Rec eived sign a l po w er o f a n t en n a s a t d if f er en t ho r izo n t a l po sit io n s a n d t r a n smissio n d ist a n c es 横向水平 位置/m 不同传输距离的接收信号功率/（ d B・m） 1m2m 4m8m16m30 m50 m80 m 120 m 0 414956 67 697483 87 92 0. 01 334549 57 6063747884 0. 0427 33 47 485558 67 7684 0. 10 23 27 38444551627183 0. 3017 21243335 37 425462 0. 6017 21212834 37 425055 1. 2517 2121 2727 33404851 2. 5017 212124 27 32394245 3. 75 192123243538404554 4 401921232535394045 57 4 7019242430 37 41 47 48 57 4. 90 323236394251536270 4. 96 343940444961 67 6878 4. 99 34464648556671 77 83 5 00 48 4853536171788491 「日 m p m p 、 母申逆宝牺 接收信号功率随传输距离及天线横向水平位置的变化 F ig. 3 Va r iet y o f r ec eived sign a l po w er w it h t r a n smissio n T传输距离为1 传输距离为2 传输距离为4 *传输距离为8 *传输距离为16 传输距离为30 1传输距离为50 传输距离为80 彳专编距离为120 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 x/m 图3 d is t a n c es a n d ho r izo n t a l po s it io n s o f a n t en n a 耗/位置变化率为 R*“ 1 .“ 1 .“ X* “ 1 x* “ 2 式中 1）为两测试点之间距离为*时 的接收信号功率 1）为两测试点之间 距离为*时的横向水平位置。 综合考虑不同传输距离的传输损耗/位置变化 率，对N个传输距离的传输损耗/位置变化率取平 均值，得到平均传输损耗/位置变化率 R“ , 1 “ 1 “ x“ 1 x“ “1 测试点Z和测试点z1之间距离为J时传输损 P*“ 1 .“ 1 * “ N ⑶ 2020年第5期孙继平等矿用5G频段选择及天线优化设置研究 5・ 根据表1、式2、式3计算 1和 在巷帮一侧, 0〜0. 01 m时 Rz,z 1取得最大值833 d B/m,约为邻近区域 0. 01 〜0. 04 m Ri, 1 178 d B/m 的 4. 7倍，约为巷道中心区域 1. 25〜2. 50 m R, 12 d B/m的417倍；在巷帮另一侧 4. 99〜5. 00 m 时Ri, 1取得最大值 678 d B/m, 约为邻近区域 4. 96〜4. 99 m Ri, 1 170 d B/m的4倍，为巷道中心区域 2. 50〜 3. 75 mR,i 13 d B/m的 226 倍。因此，从减 小无线传输损耗、提高无线传输距离的角度，天线应 尽量靠近巷道中心，距巷帮不小于0. 01 m。 表2天线不同横向水平位置和传输距离的R* i， 1和R i， 1 Ta bl e 2 R* i,i1 a n d R i ,i 1 a t d if f er en t ho r izo n t a l po sit io n s a n d t r a n smissio n d ist a n c es o f a n t en n a 横向 水平不同传输距离的R* i , l/ d B・mi R i ,il/ d B ・ mi位置/m 1m2m4m8m16 m30 m50 m80 m120 m 0〜0. 01800 4007001000900 1 100 900900800833 0. 01 〜0. 04 2004006730016716723367 0 178 0. 04〜0. 10 671001506716711783831794 0. 10〜0. 30 3030705550701008510566 0. 30〜0. 6003 1017 300 1323 8 0. 60〜1. 250202 11 63364 1. 25〜2. 500002011552 2. 50〜3. 752020651273 3.75〜4.40 0002020051 4.40〜4.70 0 10 3 17 77 2310 09 4.70〜4.90 65406045255030706550 4. 90〜4. 96 331176783117167233100133117 4. 96〜4. 990 233200133200167133300167170 4.99〜5.001400200700500600500700700800678 a p lsI lsy a p lsI lsy 900 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 x/m -0.01 0.03 0.07 0.11 0.15 0.19 图4 Ri，1随天线横向水平位置变化 F ig. 4 Va r iet y o f R i ,i 1 w it h ho r izo n t a l po sit io n s o f a n t en n a 3.4 天线最佳高度研究 发射和接收天线传输距离为1〜120 m时，天 线不同高度和横向水平位置的接收信号功率见 表3。可看出天线最佳高度与其横向水平位置有 关在巷道水平中心点附近，天线最佳咼度为 表3天线不同高度和横向水平位置的接收信号功率 Ta bl e 3 Rec eived sign a l po w er a t d if f er en t height a n d ho r izo n t a l po sit io n so f a n t en n a 横向水平 不同天线高度的接收信号功率/ d B m 位置/m 0.8 m1.1 m1.4 m1.7 m2.0 m2.3 m 0 636062626264 0. 01 575452545457 0. 04 525149495052 0. 10 464745464748 0. 60 423634353840 1.25363231323334 2. 50 312828272830 3. 75 323130293133 4.40373433343539 4. 90 444543464649 4. 96 525046494952 4. 99 575353545657 5.00636062626264 6 工矿自动化第46卷 1. 7 m,约为巷道高度的43，离开该点，无论天线 靠近底板还是顶板，接收信号功率均减小；当天线靠 近两侧巷帮时，天线最佳高度降低，距巷帮0. 01 m 时天线最佳高度为1.4 m,为巷道高度的35 测 试结果表明，天线从巷道中心移动到距巷帮0. 01 m 时，天线最佳高度由巷道高度的43下降到35， 天线最佳高度约为巷道高度的40。 3. 5 天线设置位置优化 无线基站天线设置应不影响行人和行车、便于 安装维护，且在无线发射功率、接收灵敏度和天线增 益受限的条件下，使无线传输损耗小、传输距离远。 1 1 无线基站天线应靠近巷帮设置，距巷帮应 不小于0.01 m。现场测试和分析研究表明，在无线 发射功率、接收灵敏度、天线增益、无线工作频段等 一定的条件下，无线基站天线位于巷道中心时，无线 小， ， 远 线设置在巷道中心会影响行人和行车。无线基站天 线紧靠巷帮虽不影响行人和行车，但无线传输损耗 大，无线传输距离近。无线基站天线紧靠顶板虽不 影响 人和 车， 不 装和 ， 大， 为不影响 人和 车、 装 ， ， 测 试 和 分 研 究 表 明 ， ， 小 001m ， ， 大 ， ， 线应靠近巷帮设置，距巷帮应不小于0. 01 m。 2 无线基站天线垂向宜位于巷道高度约2/5 处。现场测试和分析研究表明，在无线发射功率、接 收灵敏度、天线增益、无线工作频段、天线水平位置 等一定的条件下，无线基站天线垂向位于拱形巷道 高度约2/5处时，无线传输损耗较小，无线传输距离 远 ， ， ， ， 不小于0.01m,垂向位于巷道高度约2/5处。这样 既不影响行人和行车、便于安装维护，也可以满足无 小、 远 3 3 矿用手机、人员定位卡、便携式无线甲烷检 测报警仪、多功能无线矿灯、便携式无线摄像机、便 携式无线仪器设备、可穿戴无线设备、车辆定位卡、 车载无线设备、无线摄像机、无线传感器、物联网设 备等无线终端,在不影响使用的条件下应尽量靠近 巷道中心，以提高无线传输距离。 4结论结论 11煤矿井下无线发射功率受本质安全防爆限 制，接收灵敏度受电磁噪声限制，天线增益受本质安 全防爆和巷道空间限制。 2 2 应通过优选无线工作频段和优化天线设置 位 ， 小矿 ， 矿 和 ， 通信 定 和 性，减少基站用量、组网成本和维护工作量。 3 矿用5G工作频段应优选700 MHz。煤矿 井下700 MHz频段与现有5G其他工作频段2. 6, 3.5,4. 9 GHz相比，具有无线传输损耗小、无线传 远、 、 、 网 成 低、 护工作量小等优点。 4 4 提出的传输损耗/位置变化率分析方法便 于分析巷道横向不同区域位置变化引起的无线传输 损耗变化情况。 5 ， 不 小于0.01 m,垂向宜位于巷道高度约2/5处。这样 既不影响 人和 车、 装 ， 也 满足 线传输损耗较小、无线传输距离较远的要求。 66矿用手机、人员定位卡、便携式无线甲烷检 测报警仪、 多功 矿 、 携 式 摄 像机、 携式 仪器 备、 穿 戴 备、 车 定位 卡、 车载 备、 摄像 机、 感器、 物 联网 备等 终端， 不影响 条件 尽 巷道中心，以提高无线传输距离。 参考文献References 1 -孙继平，陈晖升.智慧矿山与5G和WiF i6[J].工矿自 动化，2019,45101-4. S UN Jipin g, CHE N Huishen g. S ma r t min e w it h 5G a n d WiF i6[J-. In d ust r y a n d Min e Aut o ma t io n , 2019 , 45101-4. 2 -孙继平.煤矿信息化自动化新技术与发展[J-煤炭科 学技术,2016,44119-23. S UN Jipin g. New t ec hn o l o gy a n d d evel o pmen t o f min e in f o r ma t iza t io n a n d a ut o ma t io n ]J-. Co a l S c ien c e a n d Tec hn o l o gy 2016 44119-237 [3 -孙继平.现代化矿井通信技术与系统[J.工矿自动 20133931-5 S UNJipin g Mo d er n min ec o mmun ic a t io n t ec hn o l o gy a n d sy st em[J-. In d ust r y a n d Min e Aut o ma t io n , 2013 , 3931-57 4 -孙继平.煤矿信息化与自动化发展趋势[J.工矿自动 20154141-5 S UN Jipin g. Devel o pmen t t r en d o f c o a l min e in f o r ma t iza t io n a n d a ut o ma t io n [J-. In d ust r y a n d Min e 2020 5 孙继平等矿用5G频段选择及天线优化设置研究・7・ Aut o ma t io n 2015,414 1-5. [5 -孙继平，