【技术实现步骤摘要】
：本申请涉及煤矿瓦斯爆炸的预防与处理领域，尤其是煤矿储能型金属耦合电磁波能量安全评价方法
技术介绍
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技术介绍
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1、煤矿资源是我国工业发展的基础性能源，中国作为全球最大的煤炭生产和消费国，煤炭约占中国一次能源消费的50％以上。煤炭产业的智能化升级不仅是推动行业可持续发展的关键，也是提升整体能源效率、减少环境影响的重要手段。
2、在煤炭产业智能化转型中，5g无线通信技术应用于井下环境实时监测、紧急通信系统建立、人员定位与追踪等诸多方面。无线通信设备发出的电磁波能量会被周围金属结构耦合，在金属结构端产生感应电压，一定条件下会产生放电火花。煤矿井下存在瓦斯等爆炸性气体，若放电火花的能量大于瓦斯等爆炸性气体的最小点燃能，就会引发爆炸性气体爆炸。
3、目前针对金属结构耦合电磁波能量安全性的研究上，采用的方法基本上都是金属结构等效阻性电路评价方法，但金属结构等效阻性电路无法体现金属结构储能过程，忽略了电磁波在时间上累积过程。实际矿井下金属结构耦合电磁波能量过程应该是金属结构耦合-累积-释放电磁波能量的过程。并且，金属结构等效电路储能结构很难形成纯感性或纯容性储能结构，更多是等效电阻、等效电感、等效电容三者互相作用的复杂储能结构。本申请提出一种储能型金属耦合电磁波能量的安全评价方法，填补了储能型金属耦合爆炸性气体安全领域的空白。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、为了解决上述
技术介绍
中的问题，本申请提供一种储能型金属耦合电磁波能量的安全评价
2、本申请提供一种储能型金属耦合电磁波能量的安全评价方法，包括：
3、步骤1：测量煤矿无线通信设备相关参数、电磁波相关参数、储能型金属相关参数；
4、步骤2：根据储能型金属参数计算储能元件参数；
5、步骤3：基于所述的煤矿无线通信设备相关参数、所述的电磁波相关参数、所述的储能元件参数，根据储能型金属放电火花能量计算公式确定放电火花能量；
6、步骤4：基于所述的放电火花能量，采用煤矿储能型金属耦合电磁波能量的安全判据，
7、判断当前情况是否存在危险。
8、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的安全评价方法适用于储能型金属所处环境为煤矿巷道内存在瓦斯气体的易燃易爆环境所述的储能型金属为混合储能型金属结构。
9、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的煤矿无线通信设备相关参数包含：煤矿无线通信设备天线发射功率、煤矿无线通信设备天线增益所述的电磁波相关参数包含：电磁波频率、电磁波传播距离所述的储能型金属相关参数包含：储能型金属物理参数、储能型金属角度参数。
10、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的瓦斯气体,其特征参数为：甲烷—空气引燃体积比为8.0％—8.6％，点燃时间为200μs，最小点燃能量为1600μj。
11、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的储能型金属结构物理参数，其特征在于所述的储能型金属物理参数包含：金属线圈匝数n、金属线圈截面积al、金属磁路长度l、金属平行板面积ac、金属平行板间距d。
12、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的储能元件参数通过公式计算，储能型金属线圈部分等效为感性储能元件；储能型金属平行板部分等效为容性储能元件，具体公式为：感性储能元件参数l计算公式为：容性储能元件参数c计算公式为：式中：μ0为真空磁导率，μ金属线圈芯磁导率，ε0
13、为真空介电常数，εr为相对介电常数。
14、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的储能型金属放电火花能量计
15、算方法通过计算公式为：
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17、式中：w为所述的放电火花能量，pt为所述的煤矿无线通信设备天线发射功率，gt为所述的煤矿无线通信设备天线增益，cosθ为所述的储能型金属角度参数，dh为所述的电磁波传播距离，c为真空条件下电磁波传播速度，c＝3×108m/s，f为所述的电磁波频率，r为储能型金属等效电阻，r≈100ω，t为所述的点燃时间。
18、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的安全判据为：所述的放电火花能量对比所述的最小点燃能量，若大于所述的最小点燃能量，判定危险，并给出煤矿无线通信设备与储能型金属安全参考距离、煤矿无线通信设备输出功率；若小于或等于所述的最小点燃能量，判定安全，
19、可选地，根据本申请实施例所述的安全评价方法，所述的参数计算方法，首先确定所述的最小点燃能量为1600μj，代入所述的储能型金属放电火花能量计算方法，若求解所述的煤矿无线通信设备与储能型金属安全参考距离，则确定所述的煤矿无线通信设备天线发射功率，若求解所述的煤矿无线通信设备输出功率数值，则确定所述的电磁波传播距离。
20、本申请的技术优势在于：
21、本申请提出更贴合实际煤矿井下环境的感性-容性混合储能型金属耦合电磁波安全性评价方法，填补该领域空白，为煤矿井下安全性提高保障。该技术为非爆炸性评价方法，节省爆炸性安全测试成本。该技术计算简单，实用性强，节省人力成本与时间成本。
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1.一种储能型金属耦合电磁波能量的安全评价方法，其特征在于，所述的安全评价方法适用于所述的储能型金属为混合型储能金属结构，所述的储能型金属所处环境为煤矿巷道内存在所述的瓦斯气体的爆炸性环境，所述安全评价方法，包括：
2.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的煤矿无线通信设备相关参数包含：煤矿无线通信设备天线发射功率、煤矿无线通信设备天线增益；所述的电磁波相关参数包含：电磁波频率、电磁波传播距离；所述的储能型金属相关参数包含：储能型金属物理参数、储能型金属角度参数。
3.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：对于所述的瓦斯气体中包含的甲烷，所述甲烷与空气的引燃体积比为8.0％～8.6％，点燃时间为200μs，最小点燃能量为1600μJ。
4.根据权利要求2所述的安全评价方法，其特征在于：所述的储能型金属物理参数包含：金属线圈匝数N、金属线圈截面积AL、金属磁路长度l、金属平行板面积AC、金属平行板间距d。
5.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的储能元件参数通过公式计算，储能型金属线圈部分等效为感
6.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的储能型金属放电火花能量计算方法通过计算公式为：
7.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的安全判据为：若所述的放电火花能量大于所述的最小点燃能量，则判定危险；若所述的放电火花能量小于或等于所述的最小点燃能量，则判定安全。
8.根据权利要求7所述的安全评价方法，其特征在于：判定危险后，还包括：根据参数计算方法给出煤矿无线通信设备与储能型金属安全参考距离、煤矿无线通信设备输出功率。
9.根据权利要求8所述的安全评价方法，其特征在于：所述参数计算方法为：首先确定所述的瓦斯气体的最小点燃能量为1600μJ，代入所述的储能型金属放电火花能量计算方法，若求解所述的煤矿无线通信设备与储能型金属安全参考距离，则代入已知的所述的煤矿无线通信设备天线发射功率，若求解所述的煤矿无线通信设备输出功率数值，则代入已知的所述的电磁波传播距离。
...【技术特征摘要】
1.一种储能型金属耦合电磁波能量的安全评价方法，其特征在于，所述的安全评价方法适用于所述的储能型金属为混合型储能金属结构，所述的储能型金属所处环境为煤矿巷道内存在所述的瓦斯气体的爆炸性环境，所述安全评价方法，包括：
2.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的煤矿无线通信设备相关参数包含：煤矿无线通信设备天线发射功率、煤矿无线通信设备天线增益；所述的电磁波相关参数包含：电磁波频率、电磁波传播距离；所述的储能型金属相关参数包含：储能型金属物理参数、储能型金属角度参数。
3.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：对于所述的瓦斯气体中包含的甲烷，所述甲烷与空气的引燃体积比为8.0％～8.6％，点燃时间为200μs，最小点燃能量为1600μj。
4.根据权利要求2所述的安全评价方法，其特征在于：所述的储能型金属物理参数包含：金属线圈匝数n、金属线圈截面积al、金属磁路长度l、金属平行板面积ac、金属平行板间距d。
5.根据权利要求1所述的安全评价方法，其特征在于：所述的储能元件参数通过公式计算，储能型金属线圈部分等效为感性储能元件；储能型金属平行板部...
【专利技术属性】
技术研发人员：田子建，侯明硕，胡成玺，石洋名，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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