产学研联合攻关取得突破 智能超表面技术有望破解矿井通信难题

问题——井下通信“最后一公里”仍是短板。随着煤矿智能化水平提升,综采工作面设备协同、人员定位、视频回传、传感监测等业务对通信网络的连续性和可靠性提出更高要求。但井下巷道狭长、结构复杂,金属设备密集、煤岩介质差异明显,容易出现多径干扰、信号衰落和遮挡阴影区,局部通信盲点频发,影响数据稳定回传和系统联动效率,成为制约矿山数智化运行的关键环节之一。 原因——复杂物理环境叠加电磁不确定性。业内人士指出,井下通信难点不仅空间受限,更在于电磁传播条件高度不均匀:一是巷道壁材质、含水率及支护结构差异,会引起反射与吸收特性变化;二是综采工作面大型金属装备与移动机械改变传播路径,带来动态遮挡和强多径;三是巷道起伏、岔道与转弯增加非视距传播比例,使传统依靠加基站或简单中继的方式在成本、部署和维护上压力增大。要实现稳定覆盖,需要更精细的环境建模和更可控的传播调控手段。 影响——通信能力决定智能化系统效能上限。通信盲区直接影响安全生产和智能调度:实时监测数据断续会降低预警灵敏度,定位与联动指令延迟会影响应急处置效率,多系统并发时带宽与覆盖不足也会削弱智能装备协同能力。面向“少人化、无人化”作业趋势,底层通信不稳定将限制视频、工业互联网、智能巡检等应用的规模化落地。 对策——以联合实验室为载体开展“建模+验证”攻关。近日,常州研究院与东南大学电磁空间科学与技术研究院、杭州钱塘信息有限公司围绕井下复杂电磁环境建模及智能超表面对应的技术路径深入交流,并依托共建的“矿山电磁空间技术研究联合实验室”开展现场联合测试。据介绍,在技术交流环节,三方科研骨干结合综采工作面的物理特点,对电磁传播机理、典型遮挡场景与工程部署约束进行梳理,明确以实测数据反哺模型、以模型指导现场部署的技术路线。 在联合测试环节,技术人员在模拟巷道内架设测试设备与智能超表面板卡,针对不同材质的反射特性及空间起伏变化开展信号捕捉与数据记录。测试结果表明,通过对电磁反射与传播路径进行可控调节,可在复杂受限空间内提升定向通信的覆盖效果,为缓解物理遮挡导致的局部盲区提供了可行方案。常州研究院相关负责人表示,此次测试为后续精准获取三维环境模型、建立关键材质电磁特性参数库奠定基础,也推动联合实验室在矿山智能化关键技术攻关上取得阶段性进展。公司党委委员、副总经理陈晓晶参加交流活动。 前景——推动规模化应用仍需工程化与标准化合力推进。业内分析认为,智能超表面等新型传播调控技术要在矿井环境实现规模部署,仍需在三上持续推进:一是加快井下典型场景的三维建模与参数实测,形成可复用的场景库与仿真评估体系;二是完善与现有矿用通信系统的融合方案,明确供电、安装、防护与运维要求,提升长期稳定性与可靠性;三是推动产学研用协同,打通从实验验证到试点示范再到规模推广的路径,形成可量化的覆盖提升指标与验收方法。三方表示,将继续深化协同创新机制,推进物理模型构建与现场实测工作,力争尽早实现相关技术在复杂矿井环境下的工程化应用,为煤炭行业数智化高质量发展提供更扎实的通信支撑。

矿山智能化的推进,离不开通信网络的持续加固;以实测数据为基础、以模型为牵引、以协同创新为路径,把前沿技术转化为可落地、可运维的工程能力,既是提升井下安全水平的现实需求,也是推动传统能源产业转型升级的重要支点。此次联合测试的探索,为破解井下复杂场景通信难题提供了新思路,也为更多关键技术从实验走向现场积累了经验。