完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统及方法与流程

技术特征：
1.一种完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，包含：用于采集所处空间环境数据的若干从通信节点，所述若干从通信节点间隔布置在采空区金属缆绳上且与对应金属缆绳段近场耦合通信，由各从通信节点与对应金属缆绳段形成无线组网网络；及用于汇聚各从通信节点环境数据并通过与上位机连接以实现采空区环境监测的主通信节点，所述主通信节点设置在采空区工作面上，且金属缆绳一端与主通信节点连接，另一端纵向贯穿采空区并延伸至完全掩埋空间。2.根据权利要求1所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，所述通信节点包含：密封舱体，及设置于密封舱体内用于收集环境气体和温度数据的传感器模块、与传感器模块连接的主控电路模块、用于与其他节点无线通信组网的通信模块、用于为节点提供电压的电池模块和用于将电池模块电压进行转换输出的电源管理模块。3.根据权利要求2所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，所述舱体包含：不锈钢材料制成的圆柱形壳体，设置在圆柱形壳体一端面上的透气防水阀，及设置在圆柱形壳体另一端面上用于连接外部通信天线的密封插接件：且在圆柱形壳体上还设置有用于防止透气防水阀堵塞的防掩埋滤网。4.根据权利要求2所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，所述电源管理模块设置有用于提供通信模块和传感器模块两者的休眠和唤醒信号的时钟模块，利用该时钟模块提供的休眠或唤醒信号来关闭或开启通信模块和传感器模块的电源。5.根据权利要求2所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，所述通信模块包含：通信天线、阻抗匹配电路、功放驱动电路、滤波电路、模/数转换电路、调制解码电路、控制电路、数/模转换电路及信号放大电路，通信天线安装在密封舱体上且通过阻抗匹配电路与功率驱动电路和信号放大电路连接，利用该通信天线通过近距离耦合方式将通信节点射频信号发送至金属缆绳，由金属缆绳接收感应信号，以实现与其他通信节点的无线通信组网。6.根据权利要求5所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，所述通信天线采用对称电偶极子天线。7.根据权利要求1所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统，其特征在于，通信节点还包裹有绝缘外皮，且通信节点放置在金属缆绳周边或固定在金属缆绳上。8.一种完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信方法，其特征在于，基于权利要求1所述的系统实现，包含如下内容：根据应用场景通信载波频率设置通信节点天线长度并调整通信节点匹配参数；将采空区纵向铺设的金属缆绳作为无线通信信道，预置在采空区且与金属缆绳近场耦合的各个通信节点与其他节点之间通过缆载式通信来构建无线通信组网网络；设置与金属缆绳工作面端连接的通信节点作为主通信节点，金属缆绳上其他通信节点作为从通信节点，利用无线通信组网网络将从通信节点采集到的采空区环境数据汇聚至工作面主通信节点，工作面主通信节点连接的上位机来对接收到的环境数据进行分析处理，以实现对完全掩埋空间环境的监测。9.根据权利要求8所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信方法，其特征在于，
各通信节点放置在金属缆绳周边或与金属缆绳电气绝缘固定，且相邻通信节点之间依据应用场景间隔预定距离进行布设。10.根据权利要求8或9所述的完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信方法，其特征在于，依据应用场景通信载波频率采用2mhz～8mhz场景频率区间，或0.1mhz～0.5mhz场景频率区间。

技术总结
本发明属于近场通信技术领域，特别涉及一种完全掩埋空间近电场耦合式无线组网通信系统及方法，包含：用于采集所处空间环境数据的若干从通信节点，所述若干从通信节点间隔布置在采空区金属缆绳上且通过金属缆绳近场耦合与其他节点通信，由各从通信节点与对应金属缆绳形成无线组网网络；及用于汇聚各从通信节点环境数据并通过与上位机连接以实现采空区环境监测的主通信节点，所述主通信节点设置在采煤工作面，且金属缆绳一端与主通信节点连接，另一端纵向贯穿采空区并延伸至完全掩埋空间。本发明通过通信节点的对称电偶极子天线将电场信号耦合到金属缆绳或从金属缆绳上感应其他节点馈出的电场信号来进行无线组网通信，在完全掩埋条件下，能够确保金属缆绳附近通信节点通信质量。点通信质量。点通信质量。


技术研发人员：吴丽娟 林琳 董世伟
受保护的技术使用者：北京百泰拓科技有限责任公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/2/3