矿井移动通信系统、人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此，需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值，限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》直接引用了欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》的无线电波防爆安全功率阈值，但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值（无线电设备的有效输出功率与天线增益的乘积），大大降低了无线电波防爆安全发射功率阈值。在传输衰减和接收灵敏度一定的情况下，降低无线电波防爆安全发射功率阈值，就降低了矿用通信和定位等无线传输距离，不利于无线电设备在煤矿井下推广应用。

       欧洲标准CLC/TR 50427:2004是对英国标准BS 6656:2002《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》的相关内容进行了等效采用。而BS 6656:2002是在BS 6656:1991《Guide to prevention of inadvertentignition of flammable atmospheres by radio-frequencyradiation》基础上修订的。BS 6656:1991规定当无线电波工作频率为30 MHz以下且爆炸性气体环境中存在起重机等细长结构物体时，无线电波防爆安全功率阈值为6 W；当无线电波工作频率为30 MHz以上时，爆炸性气体环境中无论是否存在起重机等细长结构物体，无线电波防爆安全功率阈值均为8 W。

      煤矿井下不存在能作为接收天线的细长结构物体（如起重机），且现有5G，5.5G，WiFi6，WiFi7，UWB，ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统工作频率较高，均在30 MHz以上。因此，煤矿井下无线电波防爆安全功率阈值应为8 W。

       无线电设备发射的无线电波在空间中传播衰减，被能作为接收天线的金属结构接收，可以将该金属结构等效为无线电波接收天线。若该金属结构（以下简称等效天线）存在断点，则会在断点处产生感应电压。无线电波能量的传递关系如下图所示。

       无线电波发射功率、接收的总功率和接收点火功率之间的关系为

式中：Pi为接收点火功率，W；ε为金属结构产生放电火花的效率；Pr为接收的总功率，W；ξ为无线传输效率；τ为耦合效率，不同的等效天线在空间中吸收无线电波的效率不同，耦合效率不同；Pt为发射功率，W。

       金属结构作为接收天线时，其等效天线的等效电路如下图所示。其中，U为等效天线感应出的感应电压；Ri+jX1为等效天线的内部阻抗；Ri为等效天线的内阻；+jX1为等效天线电抗；−jX2为断点两端的等效电容；Rs为产生放电火花时的等效电阻。

       由最大功率传输定理可知，要使作为负载的放电火花功率达到最大，需要等效天线达到谐振状态。等效天线工作在谐振频率时呈纯阻性，其内阻与负载电阻上消耗的功率相等，此时接收点火功率Pi达到最大，为等效天线接收的总功率Pr的50%。

       在最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下（无线传输效率为1，耦合效率为1，发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收，等效天线接收的总功率等于发射功率），无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时，接收点火功率达到最大，为等效天线接收的总功率的一半，即发射功率的一半。在实际工程中，无线传输效率不会为1，耦合效率也不会为1。因此，无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值的2倍以上，即煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。

       孙继平（1958—），男，山西翼城人，教授，博士，博士研究生导师，中国矿业大学（北京）原副校长；获国家科技进步奖和技术发明奖二等奖4项（第1完成人3项）；作为第1完成人获省部级科技进步特等奖和一等奖8项；作为第1完成人主持制定中华人民共和国煤炭行业、安全生产行业和能源行业标准38项；作为第1发明人获国家授权发明专利100余件；主持制定《煤矿安全规程》第十一章“监控与通信”；被SCI和EI检索的第1作者或独立完成论文100余篇；作为第1作者或独立完成著作12部；作为国务院煤矿事故调查专家组组长参加了10起煤矿特别重大事故调查工作；E-mail：sjp@cumtb.edu.cn。

孙继平，彭铭. 矿井无线电波防爆安全发射功率研究[J]. 工矿自动化，2024，50（3）：1-5.

SUN Jiping, PENG Ming. Research on the safe transmission power of mine radio wave explosion prevention[J]. Journal of Mine Automation，2024，50（3）：1-5.