[01114008]传导电流场矿井透地应急通信技术

一、成果来源 1、科技部国家国际科技合作项目——高可靠性矿难应急通信技术引进与合作研究（2014DFR10240）; 2、国家自然科学基金国际合作项目——地下信道中电磁场和弹性波传播特性分析及其在矿难无线应急信息传输系统中的应用技术研究（612111070）。 3、黑龙江省自然科学基金面上项目——导电及半导电媒质中电流场通信信道特性分析、仿真与应用技术研究（F201344）。 专利情况：共申请相关发明专利2项,已授权1项。 二、产业领域 目前我国矿井通信多为中频感应、泄漏电缆、光缆、超短波中继通信等通信方式,不具有透地通信能力。矿难发生时,上述通信手段往往失去效能。而传导电流场透地通信不受矿井灾害事故影响,被认为是最可靠的应急通信手段之一。 本项目属于“新一代信息技术” 1、不受矿井灾害事故影响,被认为是最可靠的应急通信手段。 2、可以极大地提高矿井灾难救援效率,国内传导电流场透地应急通信技术应用尚属空白。 三、拟转化落地方式 本项目拟采用“合作开发”的落地方式,与企业联合共同完成产学研的转化。 1、哈尔滨工程大学—技术引进与技术研发 2、中国电子科技集团49所—技术合作研究 3、龙煤集团矿业有限公司—市场开发,提供实验条件 4、俄罗斯远东联邦大学—技术合作研究 四、成果简介 该项目针对国务院及国家安全生产监督管理总局对矿井事故应急救援的迫切需要,利用传导电流场具有在导电及半导电媒质中传播的机理,采用电偶极子天线研制了高可靠矿井透地通信系统,成功进行了外场测试实验。可以实现矿井事故后的应急告警、应急通信及人员定位功能,能够极大地提高救援效率,填补我国矿井透地应急通信技术应用领域的空白。 五、成果成熟度与可行性 1、功能：指挥调度、人员定位、应急告警 2、应急通信（塌方或瓦斯爆炸工作方式、透水工作方式） 完成了原理样机的研制工作,在伊春上甘岭区一防空洞实现了600米山体穿透实验,在辽宁阜新龙驰矿业实现了200米矿井的语音及数据双向通信,在七台河向阳煤矿实现了400米,在河南桐柏上河金矿实现了700米深矿井双向通信。 技术指标： 穿透深度：600米以上; 发射功率：100瓦-150瓦; 调制方式：2DPSK ; 工作方式：半双工; 天线材料：不锈钢; 供电方式：蓄电池供电; 支持语音与短信传输功能; 工作频率：7-12kHz; 六、主要竞争对手及国内外同类产品比较 1、国外实用的透地通信系统是澳大利亚开发的PED井下无线通讯与急救系统,该系统是一套可实现超低频信号穿透岩层进行传输的无线急救通讯系统,但成本昂贵,只能实现地面-地下单向通信。 2、俄罗斯远东联邦大学的传导电流场透地通信技术成功应用于“别尔赫尼”和“尼古拉耶夫”两部矿井。但不具备灾难后的人员定位功能。 3、目前我国还没有自主知识产权的矿井透地应急救援通信系统产品。 七、市场预测 通过该项技术的研究与创新,实现产业化生产,将会带来巨大的经济效益。按全国1.5万座矿井计算,每座矿井安装1套高可靠矿井电流场透地通信系统,其中地面1台收发信机、地下巷道2台传导电流场收发信机、加上若干移动设备终端,按每套20万元估算,将带来30亿元的国内销售额市场,这里还没有计算大量的金属矿井市场及国外矿井通信市场。另外,矿井正常指挥、调度、生产等因素所带来的间接经济效益也是非常大的,如果将该系统在国际市场销售,效益将会更大。 八、风险分析及对策 哈尔滨工程大学与中国电子科技集团公司第四十九研究所、黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司就“传导电流场透地应急通信技术”研究达成一致合作意见,哈工程大学与49所具有很强的科研能力、技术储备及市场开发能力,龙煤集团拥有矿井资源,可以为外场实验提供方便条件。这是顺利完成项目研究任务的基础保障。 我们与俄罗斯远东联邦大学、俄罗斯科学院远东分院自动化与过程控制研究所、俄罗斯科学院生态与进化研究所及圣彼得堡国立技术大学签署了合作协议,上述单位在传导电流场通信技术研究方面具有很强的优势,这是顺利完成项目研究任务的外部条件保障。 矿井媒质分层分布的状况以及外部环境噪声和干扰信号的影响对信号的正常接收带来一定的风险,通过中继通信、微弱信号检测与接收技术以及噪声、干扰抑制技术来解决这一问题。 九、投入与效益分析 与中国电子科技集团公司第四十九研究所、黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司联合建立矿井透地应急通信技术研究基地。预期投资总额2000万元。建立产品生产线：生产透地应急通信系统能力为400-500套/年,年销售额为4000-5000万元左右。 2015年完成产品样机的研制及功能测试; 2016年完成产品测试、煤安证认证及生产许可证申请工作; 2017年形成年产400-500套透地通信系统的生产线。 成本回收概算：预期2年（按销售额的20%-25%估算）。