东南大学发布“流萤”受限空间RIS补盲系统:以超表面低功耗破解矿井隧道通信死角

问题:矿井巷道、交通隧道、地下管廊等受限空间结构复杂,岩体和金属设施容易造成信号遮挡、反射和多径干扰,形成“通信死角”。在应急救援、远程操控、人员定位和设备巡检等场景中,信号不稳定会直接影响调度效率和安全性。传统解决方案主要依赖增加基站、铺设漏缆或使用有源中继设备,但这些方法施工周期长、改造成本高,且在高危环境中对防爆、安全运维要求严格。 原因:受限空间的通信难题源于“传播条件受限”和“工程约束苛刻”的双重挑战。狭窄弯曲的环境导致电磁波直达路径受阻,信号因反复反射而衰减;同时,井下和隧道等场景的供电、布线和维护条件有限,设备安装还需兼顾功耗、体积、可靠性和安全性。传统的“补点式”增强手段往往难以平衡成本、能耗和覆盖效果。 影响:针对这些问题,东南大学科研团队研发了受限空间智能超表面(RIS)补盲系统“流萤”。该系统采用可编程电磁调控面替代传统有源设备,通过微单元阵列动态调控电磁波传播路径,实现信号的捕捉、聚拢和定向传输,有效解决盲区信号覆盖问题。测试表明,“流萤”能在复杂环境中显著减少通信死角,覆盖距离提升数十米,同时功耗仅为瓦级,为受限空间提供了更高效的解决方案。 对策:在工程部署上,“流萤”采用轻薄设计,适用于矿井、隧道等空间受限场景,特点是布线少、安装便捷、扩展性强。相比传统方案,它通过微纳结构阵列调控波束,减少了对复杂电力和信号线路的依赖,更符合高危环境的防爆要求。目前,团队已联合杭州市钱塘高等信息研究院、中国煤炭科工集团常州研究院等单位,在榆林可可盖煤矿开展实地测试。结果显示,系统提升了采掘区域的信号稳定性,为后续优化提供了数据支持。 前景:随着新型工业化、城市地下空间开发和应急体系建设的推进,受限空间通信需求日益增长。该团队此前已在亚运场馆和城市立体交通场景中验证了涉及的技术:在杭州亚运会期间,信号弱覆盖区域强度提升约10dB,下载速率提高近50%;在重庆隧道和建筑阴影区,联合运营商进行了现网试验。业内认为,随着5G/6G和物联网的发展,智能超表面技术有望在矿山、隧道施工、地下基建等领域形成标准化解决方案,并与传感、定位等技术结合,推动受限空间从“可通信”迈向“可智联”。

从亚运场馆到矿山深处,“流萤”系统展现了我国科研团队以需求为导向的创新成果;这类关键技术的突破不仅是产业升级的重要支撑,也是国家科技实力的体现。未来,随着6G和工业互联网的发展,智能超材料技术将催生更多原创性应用,为构建全域覆盖的智能社会提供基础。(完)