煤礦5G通信系統(tǒng)的安全性研究

常 琳，鄭慧瑩，李 鳴

（1.安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心有限公司，北京 100013；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 礦山數(shù)字化教育部工程研究中心，江蘇 徐州 221000；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

第5代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）通信速率高、容量大、可靠性高、時(shí)延低，已經(jīng)在地面得到廣泛的使用[1]。但是目前礦用5G系統(tǒng)還沒有成功下井應(yīng)用，一方面是由于煤礦井下特殊環(huán)境的制約，更重要的是因?yàn)榈V用5G系統(tǒng)的安全性還缺乏定量的分析。

煤礦井下的環(huán)境復(fù)雜，開采過程中的風(fēng)險(xiǎn)也多種多樣，瓦斯泄漏、煤塵爆炸、水災(zāi)、火災(zāi)等都有可能對(duì)工作人員造成生命威脅。為了確切掌握井下作業(yè)人員的位置、綜合調(diào)度、快速通知、遠(yuǎn)程控制等，需要建立一套完善的移動(dòng)通信系統(tǒng)[2]。

有線通信的優(yōu)勢(shì)是短距離的傳輸速度快、準(zhǔn)確性高并且應(yīng)用起來相對(duì)安全無害，無線通信的優(yōu)勢(shì)是信息傳遞過程較為方便快捷且成本較低?，F(xiàn)在我國(guó)使用的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是由無線通信與有線通信結(jié)合而成。在環(huán)境條件惡劣的礦井中，通常將無線通信與有線通信相結(jié)合，既可以在有線介質(zhì)施工困難的地方快速傳播信號(hào)，又可以減少信號(hào)干擾帶來的影響[3]。

煤礦井下的無線通信系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了小靈通、WiFi、3G和4G通信。小靈通技術(shù)依托聯(lián)通的CDMA技術(shù)，將其應(yīng)用到礦井下，由于充分考慮了礦井的實(shí)際情況，無線小靈通設(shè)備可靠性強(qiáng)，性能高，建設(shè)成本低，并且抗干擾能力強(qiáng)。但是因?yàn)樾§`通不能提供作業(yè)人員定位且通信質(zhì)量不穩(wěn)定，它目前已經(jīng)不適用于井下移動(dòng)通信系統(tǒng)了。WiFi技術(shù)一般使用2.4G UHF或者5G SHFISM射頻頻段，非常適用于對(duì)安全要求嚴(yán)格的礦井中；WiFi通過無線電波進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，具有組網(wǎng)方便、傳輸速率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)[4]，但不適用于高速移動(dòng)通信，因?yàn)閃iFi時(shí)延相對(duì)高，跨區(qū)連接速度慢。3G是第3代移動(dòng)通信技術(shù)，可以同時(shí)傳輸語音和信息，使用3G技術(shù)能極大地增加系統(tǒng)容量、提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率，但是它也存在著諸如數(shù)據(jù)帶寬小，無法實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)和視頻的傳輸?shù)热秉c(diǎn)。第4代移動(dòng)通信技術(shù)4G是集3G與WLAN于一體，能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量音頻、視頻和圖像等，通信速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通信靈活、智能性能高、兼容性好、通信質(zhì)量高、頻譜效率高、費(fèi)用低，是礦井無線通信系統(tǒng)的優(yōu)秀候選項(xiàng)。

最近隨著第5代移動(dòng)通信技術(shù)5G的逐步成熟，將5G技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下的需求越來越強(qiáng)烈，因?yàn)?G在傳輸速率、端到端時(shí)延、接入數(shù)量、移動(dòng)性等方面都比之前的任何無線通信技術(shù)有更好的表現(xiàn)[5]。5G可以促進(jìn)煤礦智能化，在井下的應(yīng)用場(chǎng)景也非常廣泛：可以用于采煤工作面和掘進(jìn)工作面的遠(yuǎn)程控制和井下車輛的遠(yuǎn)程控制等，研究礦用5G系統(tǒng)的安全性，能夠加速5G技術(shù)在井下的應(yīng)用進(jìn)程，保證礦工和礦井的人身財(cái)產(chǎn)安全。

1 5 技術(shù)的發(fā)展

5G繼2G、3G、4G系統(tǒng)之后已經(jīng)成功在28 GHz的波段下達(dá)到1 Gbps。5G將大規(guī)模多天線技術(shù)（Massive MIMO）發(fā)揚(yáng)光大[6]，大大提高了通信的有效性和可靠性。除了傳輸速率的提升、穩(wěn)定的連接，5G還提供更大的帶寬、更低的時(shí)延以及更多的接入。

5G技術(shù)極大地促進(jìn)了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了社會(huì)生活的進(jìn)步。煤炭作為我國(guó)的主體能源和重要工業(yè)原材料，無論是井下作業(yè)的工作人員的安全保證還是高效安全的開采技術(shù)都需要5G技術(shù)。2020年7月，5G技術(shù)在礦用產(chǎn)品中的應(yīng)用邁出了第一步，已經(jīng)有運(yùn)營(yíng)商獲得了國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心頒發(fā)的煤礦5G通信系統(tǒng)安全標(biāo)志準(zhǔn)用證。但是這個(gè)系統(tǒng)僅是對(duì)地面使用的5G產(chǎn)品增加了防爆改造，包括正在送審的各種5G系統(tǒng)，都沒有針對(duì)煤礦井下易燃易爆的環(huán)境進(jìn)行改造研發(fā)[7]。所以需要根據(jù)礦井環(huán)境研究礦用5G的安全標(biāo)準(zhǔn)，為以后的5G礦用產(chǎn)品提供更詳細(xì)的參照。

2 礦用5 系統(tǒng)的安全性

因?yàn)榫峦ㄓ嵲O(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備溫度會(huì)不斷增加，當(dāng)設(shè)備溫度超過閾值，就可能會(huì)導(dǎo)致起火或爆炸；更重要的是煤炭開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯等易燃易爆的氣體；因此在井下這種復(fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境下，通信設(shè)備必須具備防爆功能。防爆設(shè)備主要分為4種類型：本質(zhì)安全型、隔爆型、膠封型、增安型。其中本質(zhì)安全型防爆設(shè)備體積小、質(zhì)量小、性能高，可以用于礦井下所有場(chǎng)所，是礦用5G產(chǎn)品的最佳選擇；不過本質(zhì)安全型防爆設(shè)備也因?yàn)樵诠β?、電壓、電流、電容、電感方面都做了?yán)格的要求，產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)不得超過規(guī)定上限。由于礦井通信系統(tǒng)的安全性要求，檢驗(yàn)5G系統(tǒng)在井下的安全性，對(duì)采礦的發(fā)展、礦工的人身安全、煤礦企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全有著重要的意義。

2.1 閾功率

在井下移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站是移動(dòng)終端接入網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)在井下安全運(yùn)行需要限制基站閾功率。就基站閾功率的計(jì)算來看，主要分為配備陣列天線的基站和配備非陣列天線的基站，在計(jì)算過程中均涉及到單路閾功率的計(jì)算。

2.1.1 閾功率的計(jì)算

根據(jù)《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》，閾功率（Threshold power）為發(fā)射器的有效輸出功率與天線增益的乘積，用式（1）來表示即為：

式中：PT為閾功率；PE為發(fā)射器的有效輸出功率；G為天線增益的乘積。

當(dāng)設(shè)備具有多天線時(shí)，需要考慮到無線信號(hào)的疊加，明確無線信號(hào)疊加后的最大閾功率；當(dāng)設(shè)備具備增益功能的天線時(shí)，增益后的發(fā)射閾功率應(yīng)該滿足防爆安全要求。

井下無線設(shè)備最基本也是重要的就是通信基站，它是移動(dòng)通信交換中心，基站發(fā)射閾功率的計(jì)算離不開單路閾功率的計(jì)算。

1）有效輸出功率與天線增益。由式（1），為了獲得閾功率，需要獲得發(fā)射器的有效輸出功率PE與天線增益G；根據(jù)以下步驟可以測(cè)得有效輸出功率PE：①調(diào)整基站使它處于最大發(fā)射狀態(tài)（基站配置為NR-FR1-TM1.1測(cè)試模式），將頻譜儀的信號(hào)輸入端通過測(cè)試線直接連接到基站無線發(fā)射端（天線前端），頻譜儀或信號(hào)分析儀的信號(hào)輸入端經(jīng)過衰減器連接基站發(fā)射端；②分別測(cè)試出每路發(fā)射端信號(hào)發(fā)射功率與信號(hào)工作頻段，將每路發(fā)射端的信號(hào)最大輸出功率記為該路有效輸出功率PE，同時(shí)將每路信號(hào)工作頻段的最高值記為該路的信號(hào)工作頻率；③天線增益G則是參考通過CNAS、CMA認(rèn)證的第三方檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)依據(jù)G B/T 21195—2007標(biāo)準(zhǔn)出具的3年內(nèi)包含天線增益的檢測(cè)報(bào)告。

2）單路閾功率。設(shè)天線前端發(fā)射功率（即基站的單路有效輸出功率值）為A；天線增益見檢驗(yàn)報(bào)告對(duì)應(yīng)天線增益檢測(cè)項(xiàng)在對(duì)應(yīng)工作頻段的增益值為B；則單路發(fā)射閾功率為A+B。

因此經(jīng)過計(jì)算可以得出閾功率PT。

2.1.2 不考慮天線疊加情況下的基站發(fā)射閾功率

根據(jù)單路閾功率的計(jì)算方法，當(dāng)不考慮天線疊加的情況時(shí)，基站閾功率的參數(shù)計(jì)算根據(jù)天線的排列方式分為2種：配備非陣列天線的基站閾功率參數(shù)計(jì)算和配備陣列天線的基站閾功率參數(shù)的計(jì)算。

1）配備非陣列天線的基站閾功率參數(shù)計(jì)算。配備非陣列天線的基站閾功率為每路發(fā)射端的最大閾功率之和。

式中：PFLZmax為配備非陣列天線的基站閾功率；P1max、P2max、…、Pnmax為各路發(fā)射端的最大單路閾功率。

2）配備陣列天線基站發(fā)射閾功率參數(shù)計(jì)算。假設(shè)由N條天線組成的陣列前端處有效輸出功率均為PE，天線增益均為GT，則發(fā)射端電磁波的最大閾功率PLZmax為：

又由式（1），則發(fā)射端電磁波的最大閾功率為：

2.1.3 考慮天線疊加情況下的基站發(fā)射閾功率

計(jì)算基站發(fā)射閾功率時(shí)，如果考慮天線的疊加，需要增加其他操作：①將整套系統(tǒng)按照實(shí)際使用情況搭建到中心電波暗室，模擬正常使用場(chǎng)景，使系統(tǒng)基站處于最大發(fā)射狀態(tài)下運(yùn)行；②把基站的1個(gè)射頻端口接出天線，其他端口用50Ω負(fù)載短接；③將基站放置于電波暗室轉(zhuǎn)臺(tái)桌子上，按照水平、垂直方向放置分別旋轉(zhuǎn)360°，用接收機(jī)掃描其最大發(fā)射功率，計(jì)算信道功率（或根據(jù)儀表直接讀取信道總功率）記錄結(jié)果，并按式（1）計(jì)算基站發(fā)射閾功率。

2.2 電磁兼容

礦井生產(chǎn)過程中機(jī)電設(shè)備相對(duì)集中，且巷道狹小，因此對(duì)通信系統(tǒng)的電磁干擾嚴(yán)重；同時(shí)通信系統(tǒng)的大量信息交互會(huì)帶來復(fù)雜的電磁干擾，而在特定條件下，電磁輻射會(huì)引爆燃料蒸汽，這都導(dǎo)致礦井存在重大的安全隱患；為了避免電磁干擾，礦井下5G通信系統(tǒng)必須具備一定的抗干擾能力[8]。

根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》[9]，通過GB/T 17626.3—2016標(biāo)準(zhǔn)[10]規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為2級(jí)的射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為A；通過GB/T 17626.4—2016標(biāo)準(zhǔn)[11]規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為2級(jí)的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為A；交流端口通過GB/T 17626.5—2016標(biāo)準(zhǔn)[12]規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為B；直流端口和信號(hào)端口通過GB/T 17626.5—2016標(biāo)準(zhǔn)[12]規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為2級(jí)的浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為B。

3 5 系統(tǒng)安全性評(píng)估方法

3.1 測(cè)試發(fā)射閾功率參數(shù)

測(cè)試發(fā)射閾功率參數(shù)時(shí)需要測(cè)試基站閾功率和終端閾功率。GB 3836.1—2017標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的射頻閾功率見表1。

表1 射頻閾功率Table 1 RF threshold power

根據(jù)GB 3836.1—2017《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》[13]，射頻為（9 kHz～60 GHz）的連續(xù)發(fā)射和脈沖時(shí)間超過熱起燃時(shí)間的脈沖發(fā)射的閾功率，不應(yīng)超過表1的值；其中I類電氣設(shè)備是用于煤礦井下電氣設(shè)備；II類電氣設(shè)備是用于除煤礦、井下之外的所有其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備；III類電氣設(shè)備是用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境電氣設(shè)備。由此可以得知井下無線設(shè)備的發(fā)射閾功率不應(yīng)超過6 W。

在不考慮天線疊加情況下和考慮天線疊加情況下分別測(cè)量出基站發(fā)射閾功率，取最大值為基站發(fā)射閾功率Pmax；根據(jù)天線的特性與表1，將Pmax與6 W對(duì)比，若Pmax≤6 W則說明產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；反之，則產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

無線傳輸方式測(cè)量示意圖如圖1。測(cè)試終端閾功率時(shí)，將終端放置于電波暗室轉(zhuǎn)臺(tái)桌子上，根據(jù)圖1方式連接，按照水平、垂直方向放置分別旋轉(zhuǎn)360°，用綜合測(cè)試儀掃描其最大發(fā)射功率，計(jì)算信道功率或根據(jù)儀表直接讀取信道總功率并記錄結(jié)果，計(jì)算閾功率。根據(jù)終端的特性與表1，將計(jì)算得出的閾功率與6 W對(duì)比，若總的閾功率≤6 W，則說明產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；反之，則產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

圖1 無線傳輸方式測(cè)量示意圖Fig.1 Schematic diagram of wireless transmission measurement

3.2 電磁兼容試驗(yàn)

沒有取得進(jìn)網(wǎng)許可證時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)該按照MT/T 1115—2011標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電磁兼容相關(guān)要求進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)；當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)獲得了進(jìn)網(wǎng)許可證時(shí)，需確認(rèn)系統(tǒng)主要模塊的一致性，并檢查屏蔽結(jié)構(gòu)是否存在更改，原設(shè)計(jì)接口電路是否存在更改，接地點(diǎn)數(shù)量、位置是否存在更改，如果系統(tǒng)的以上幾點(diǎn)發(fā)生更改，那么該系統(tǒng)需重新按照MT/T 1115—2011標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電磁兼容相關(guān)要求進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)，如果系統(tǒng)未更改則需進(jìn)行相關(guān)評(píng)定。

3.3 檢驗(yàn)核心網(wǎng)

當(dāng)系統(tǒng)可以連接國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商專線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要進(jìn)行以下3步檢測(cè)：

1）為了確定系統(tǒng)具備5G數(shù)據(jù)通信功能，需要跳過系統(tǒng)的5G獨(dú)立核心網(wǎng)設(shè)備，使基站直接連接國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的5G專線網(wǎng)絡(luò)，通過裝有運(yùn)營(yíng)商終端卡的專用5G終端進(jìn)行檢測(cè)。

2）為了確定此核心網(wǎng)為5G網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立核心網(wǎng)設(shè)備，需要斷開運(yùn)營(yíng)商的5G專線網(wǎng)絡(luò)，以企業(yè)的5G獨(dú)立核心網(wǎng)設(shè)備為基礎(chǔ)搭建5G網(wǎng)絡(luò)，并用同一專用5G終端（用系統(tǒng)專用卡）測(cè)試5G數(shù)據(jù)通信功能。

3）通過以上對(duì)5G獨(dú)立核心網(wǎng)進(jìn)行綜合判定。如果系統(tǒng)不可以連接國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商專線網(wǎng)絡(luò)，則企業(yè)需提供第三方在3年之內(nèi)的檢驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告中應(yīng)明確相關(guān)獨(dú)立組網(wǎng)功能，其中出具第三方檢驗(yàn)報(bào)告的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)通過CNAS合格評(píng)定，CMA實(shí)驗(yàn)室計(jì)量認(rèn)證。

3.4 判別系統(tǒng)組網(wǎng)方式

SA組網(wǎng)架構(gòu)示意圖如圖2。

圖2 SA組網(wǎng)架構(gòu)示意圖Fig.2 SA networking architecture diagram

當(dāng)判別系統(tǒng)的組網(wǎng)方式時(shí)，如果系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)為SA，需要根據(jù)圖2進(jìn)行評(píng)定，具體步驟如下：①核查系統(tǒng)組成與系統(tǒng)構(gòu)架圖的一致性；②為了核實(shí)系統(tǒng)為5G通信系統(tǒng)，通過頻譜儀、無線通信綜合測(cè)試儀測(cè)試基站、終端等的工作頻段及信號(hào)制式；③將終端的入網(wǎng)模式調(diào)整為SA模式時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)行正常通信，再將終端入網(wǎng)模式調(diào)整為NSA模式時(shí)，系統(tǒng)不可以進(jìn)行正常通信；④通過以上對(duì)系統(tǒng)組網(wǎng)方式進(jìn)行綜合判定。

如果系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)為NSA，需要按照3GPP的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行以下幾個(gè)步驟的評(píng)定：①核查系統(tǒng)組成與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)架圖一致性；②為了核實(shí)系統(tǒng)為5G通信系統(tǒng)，需要通過頻譜儀、無線通信綜合測(cè)試儀測(cè)試基站、終端等的工作頻段及信號(hào)制式；③將終端的入網(wǎng)模式調(diào)整為NSA模式，系統(tǒng)可以進(jìn)行正常通信，再將終端入網(wǎng)模式調(diào)整為SA模式，系統(tǒng)不可以進(jìn)行正常通信；④通過以上對(duì)系統(tǒng)組網(wǎng)方式進(jìn)行綜合判定。

3.5 檢驗(yàn)通信類別及制式

檢驗(yàn)通信類別及制式分為檢驗(yàn)終端通信類別與制式和檢驗(yàn)基站通信類別與制式。

為了判定終端的通信類別與制式，需要將無線通信綜合測(cè)試儀調(diào)到N R（5G）檔位，通過射頻電纜或無線傳輸方式測(cè)量終端信號(hào)反饋情況，若終端可以接收到信號(hào)，則證明通信類別及制式是5G NR。

為了判定基站的通信類別與制式，將專用5G終端放置在電波暗室中，測(cè)試5G無線傳輸數(shù)據(jù)通信功能。

3.6 檢驗(yàn)天線參數(shù)

天線主要分為有源天線與無源天線，需要根據(jù)情況分別制定檢驗(yàn)方法。

對(duì)于有源天線，作為獨(dú)立產(chǎn)品，應(yīng)單獨(dú)辦理礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志，并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。在檢驗(yàn)的過程中，需要通過圖紙和樣品核實(shí)的方式，確定有源天線是否存在放大可調(diào)的情況，如果存在這種情況應(yīng)確定天線的最大可調(diào)范圍；對(duì)于無源天線，應(yīng)按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及圖紙要求，嚴(yán)格核查天線是否存在有源電路或?qū)嶋H為有源天線，如果存在應(yīng)按有源天線方案審查，如果確實(shí)為無源天線，在進(jìn)行技術(shù)審查及檢驗(yàn)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格核對(duì)圖紙及樣品一致性，并需要企業(yè)出具承諾書，并在企業(yè)技術(shù)條件及圖紙上明確天線的使用方法。

對(duì)于天線的類別，可以通過目測(cè)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢查，并結(jié)合通過CNAS、CMA認(rèn)證的第三方檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)依據(jù)GB/T 21195—2007標(biāo)準(zhǔn)出具的3年內(nèi)的天線檢測(cè)報(bào)告，進(jìn)行單極化、雙極化等類別判斷，以及定向和全向天線等的核實(shí)。

對(duì)于天線增益，可以目測(cè)并參考通過CNAS、CMA認(rèn)證的第三方檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)依據(jù)GB/T 21195—2007標(biāo)準(zhǔn)出具的3年內(nèi)的天線檢測(cè)報(bào)告，報(bào)告中其中必須包含有天線增益檢驗(yàn)項(xiàng)目。

3.7 其他檢驗(yàn)

除了上述數(shù)據(jù)，還需要檢驗(yàn)基站與終端的信號(hào)工作頻段和最大有效輸出功率、天線數(shù)量及天線特性和基站與終端間的最大通信距離?；镜拿恳宦钒l(fā)射端的信號(hào)工作頻率及最大有效輸出功率可以根據(jù)測(cè)試獲得；終端的最大有效輸出功率和工作頻段需要按照?qǐng)D1進(jìn)行連接，通過無線通信綜合測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。另外，通過目測(cè)可獲得無線發(fā)射端口數(shù)量與配接天線數(shù)量；為了測(cè)試基站與終端的最大通信距離可以使用距離測(cè)量?jī)x器。

4 結(jié) 語

安全是煤礦的生命線，良好的通信系統(tǒng)是保證煤礦井下作業(yè)安全的有效措施。隨著5G技術(shù)的不斷成熟，將5G應(yīng)用到井下移動(dòng)通信系統(tǒng)是不可阻擋的趨勢(shì)，規(guī)范5G系統(tǒng)及設(shè)備的發(fā)射功率是保證安全生產(chǎn)、提高采煤技術(shù)的必然要求。討論了井下無線通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、5G技術(shù)的發(fā)展和5G在礦用產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀；具體分析了閾功率的計(jì)算方法，有效輸出功率與天線增益的獲取方法，單路閾功率的計(jì)算方法；分別討論了配備非陣列天線和陣列天線的基站閾功率參數(shù)計(jì)算方法，考慮天線疊加情況下基站發(fā)射閾功率的參數(shù)計(jì)算；電磁兼容的重要性及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；分析討論了礦用5G系統(tǒng)安全性評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)與方法：根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提出了礦用5G產(chǎn)品發(fā)射功率最大不得超過6 W的要求，以及發(fā)射閾功率參數(shù)測(cè)試、電磁兼容試驗(yàn)、核心網(wǎng)檢驗(yàn)、系統(tǒng)組網(wǎng)方式判別、通信類別及制式判別、天線參數(shù)檢驗(yàn)等的檢驗(yàn)判別方法。這些標(biāo)準(zhǔn)及方法可以對(duì)礦用5G系統(tǒng)及產(chǎn)品在礦井下安全使用有重要的參考價(jià)值，使礦井工作人員有更多的保障，對(duì)5G在井下的應(yīng)用有重要的意義。