煤矿突然塌方，线缆被毁，无线信号无法抵达深深的矿井；井下失联，情况不明，救援进展缓慢。紧急关头，同济大学教授自主研发出的信号可穿透300多米岩层的通信设备，可在此大展身手：它能让井上救援人员与井下受困矿工即时、双向语音通话，从而对井下矿工展开科学有效的救援。实测显示，该项基于“磁感应通信技术”的设备创造了国内无线通信最大穿透深度记录。这一新成果亮相于24日开幕的第二届中国（上海）国际技术进出口交易会。

      矿井深不见底，无线信号如何能突破层层壁垒，长驱直入至数百米甚至上千米深的矿井下？WiFi、3G/4G等传统的无线通信，隔上几堵墙，其信号就会大大减弱；面临数百米深的岩层、煤层，它们更是束手无策。
      “当前我国矿难频发，由于一直缺乏高穿透性的通信设备用于井上井下应急通话，导致现场救援困难重重。”作为长年致力于深穿透性无线通信领域的专家，同济大学电子与信息工程学院刘儿兀教授深感责任重大，带领团队研究开发出了这套能深穿透煤层、用于矿井事故救援的通信救援设备。
      这套设备既可以固定安装，也可以便携移动，是一个应急救援箱。箱内装有发射机、接收机、环形发射天线，以及各方向接收效果都很好的三轴天线。刘儿兀介绍它的工作原理：“发射机首先在环形天线上产生了一个交变磁场，接收机感应这个磁场，并且对信号进行解码。”
      这是一幅模拟工作场景：每次下矿时，班组长都可以拎上这一套轻巧的通信应急箱。一旦发生塌方等紧急情况，班组长立即开箱，展开发射天线，这样即可与地面固定式或移动式的穿地基站进行双向通话，互通情况，确保地面指挥救援科学有效。
      课题组研发的第一代救援设备，经2012年底在山西大同市晋华宫煤矿进行实地测试，成功实现了垂直310米、水平900米的穿透通信。目前，课题组已推出了第二代设备样品，在通信性能、适用性等多方面进行了完善改进。
      我国大中型煤矿平均开采深度为五六百米，有的大型煤矿甚至深达一千多米，同济设备300多米的穿透深度，如何能确保通信“长驱直入”，直通井下？刘儿兀说，煤矿是分层开采的，煤层之间的间距大多在100至200米。“等每一层开采好之后，我们就可以在这一层安装一套固定的穿地通信设备。如此一来，各煤层通信信号就能层层续接，一直贯通到底。”
      刘儿兀介绍，目前国内尚未见自主研发的、穿地深度大于100米的穿地通信产品，国际上能够实现通信200米以上穿透深度的，仅有欧美少数几家具有军工背景的公司，如洛克希德•马丁公司2011年开发的MagneLink，最大穿透深度为472米；澳大利亚研发的PED系统，能穿透几公里的岩层，但需要围绕矿山铺设几公里、甚至几十公里的发射天线，而且该系统仅能用于从地面到矿井下的单向通信，譬如在矿井事故突发等紧急情况下的信息广播，而井下人员无法向地面反馈信息，对事故后井下人员救援作用有限。
      同济教授研发的这一深穿透通信设备，还可应用于金、银、铜矿及防空洞、隧道等领域的无线通信。特别是应用于物联网的一些领域，可对信号进行有效的中继传输，比如将其安装在公路隧道中，可确保车联网信息不会因在隧道中信号缺失而被中断。
      “我们期望能与相关企业和科研院所开展多形式合作，共同把这项成果推向市场。”刘儿兀说。