15°坡度+加固接头:优化前正确率70%,优化后94%;
20°坡度+锈蚀接头:优化前正确率55%,优化后88%,满足实战需求。
维护便捷性设计:拾震器配重块采用快拆结构(卡扣式),安装\/拆卸时间从5分钟缩短至1分钟;导电膏采用牙膏式包装,便于野外涂抹,提升维护效率。
六、多介质转换衰减攻关:阻抗匹配的关键突破
【画面:多介质测试现场,铁轨与钢管的连接处安装着“阻抗匹配模块”(体积5x8x3),张工发送指令后,示波器显示:无模块时信号衰减45%(波形微弱),有模块时衰减降至28%(波形稳定);李工调整模块内的变压器匝数比(从1:1调至1:1.5),衰减进一步降至25%,解码正确率从50%提升至92%。】
阻抗匹配原理应用:铁轨特性阻抗约100Ω,钢管约200Ω,混凝土约300Ω,介质转换时阻抗突变导致反射衰减;研发“可调变压器匹配模块”,通过改变匝数比(1:1至1:2),使不同介质的阻抗趋于一致,反射损耗减少60%。
匹配参数优化:针对“铁轨-钢管”“铁轨-混凝土”“钢管-混凝土”三种常见转换组合,测试确定最优匝数比:
铁轨-钢管:1:1.5;
铁轨-混凝土:1:2;
钢管-混凝土:1:1.2;
编制《匹配参数速查表》,方便现场快速配置。
一体化结构设计:将匹配模块与拾震器集成,形成“匹配-接收”一体化设备,减少连接环节的损耗,体积仅比普通拾震器增加20%,便携性不受影响。
转换场景测试:在矿山“铁轨-提升机钢管”“井下混凝土支架-铁轨”两类实际场景测试:
铁轨-钢管转换:优化前正确率50%,优化后92%;
混凝土-铁轨转换:优化前正确率55%,优化后90%,彻底解决多介质衰减难题。
环境适应性强化:匹配模块外壳采用环氧树脂封装(防水、防尘、防腐蚀),在矿井高湿、盐雾环境下连续工作30天,性能衰减≤3%,可靠性优异。
七、复合衰减场景综合攻关:多技术的协同适配
【场景重现:复合场景测试现场——15°坡度+Y型岔口+铁轨-钢管转换的“三重复杂地形”,团队部署“3个定向拾震器+2个中继模块+1个匹配模块”的组合方案;张工发送“紧急撤离”指令,信号经岔口多节点选择、中继放大、介质匹配后,终点解码器准确接收,整个传输过程耗时12秒,正确率91%,较优化前(45%)提升一倍。】
方案组合原则:根据复合地形的衰减主导因素选择技术组合:
弯道+坡度:定向拾震器+配重固定;
岔口+接头:多节点覆盖+导电膏加固;
多介质+弯道:匹配模块+中继放大;
确保每个衰减因素都有针对性技术应对。
参数协同优化:复合场景中,中继增益、编码冗余、匹配参数需协同调整:如“多介质+岔口”场景,中继增益调至150倍、编码冗余增至30%、匹配匝数比1:1.5,形成最优参数组合。
智能控制探索:研发“地形识别传感器”(基于震动频率特征),自动识别弯道、岔口、多介质等地形,同步调整设备参数(无需人工干预),响应时间≤1秒,适应动态变化的复杂地形。
实战场景验证:在矿山“掘进面-岔口-提升机(钢管)-地面”(3k)和边防“哨所-弯道-山坡-联防点”(5k)两类实际复合场景测试:
矿山场景:优化前正确率45%,优化后91%;
边防场景:优化前正确率50%,优化后93%,完全满足应急通信需求。
容错机制补充:在复合场景中设置“主备双路径”,主路径故障时3分钟内自动切换至备路径,通信中断时间控制在5分钟以内,提升系统韧性。
八、攻关成果原型机开发:技术集成的实体化呈现
【画面:1976年9月,实验室工作台前,首台“复杂地形专用传信原型机”组装完成:主机集成定向拾震器、中继模块、匹配模块接口,面板设有“地形选择”拨码(弯道\/岔口\/坡度\/多介质),可一键调用对应优化参数;张工在复合地形中测试,原型机自动适配不同路段,指令传输正确率稳定在90%以上,体积和重量与小型化设备基本持平。】
硬件集成设计:将定向拾震器、信号放大器、阻抗匹配模块接口集成到主机(12x16x9),取消外接连接线,体积仅比基础小型化设备增加15%,重量1.9kg(≤2kg),保持便携性。
软件功能固化:通过硬件电路固化“地形自适应滤波”“编码冗余”等优化算法,无需软件编程,接通电源即可自动运行,适应无电力、无计算机的野外环境。
操作界面简化:面板设置“地形类型”拨码(5档)和“信号强度”指示灯(红\/黄\/绿),操作员根据地形拨动拨码,通过指示灯判断信号质量,操作步骤从8步减至3步,新手也能快速上手。
可靠性测试:原型机开展100小时连续运行测试(覆盖所有复杂地形组合),无死机、无信号中断;1跌落测试后,外壳轻微变形但功能正常,满足野外严苛环境要求。
成本控制:核心部件(定向拾震器、匹配模块)采用国内量产元器件,单台成本较基础型增加20%,但远低于进口同类设备(仅为1\/5),具备大规模列装条件。
九、现场实战测试与效果评估:从实验室到战场的验证
【历史影像:1976年10月,东北某矿山复杂巷道(含3个弯道、2个岔口、1处铁轨-钢管转换)现场测试,团队用原型机开展3天连续通信保障:每日传输指令100条,总正确率92%,其中复合地形路段正确率88%,较优化前(45%)提升一倍;矿山负责人在《测试反馈表》上签字:“解决了我们多年的井下通信难题”。】
矿山场景测试:在2k复杂巷道(含弯道、岔口、多介质转换)测试,每日传输“作业状态”“物资需求”等指令100条,连续测试3天:
总正确率92%,其中单一复杂地形95%、复合复杂地形88%;
平均传输延迟8秒,满足应急通信实时性要求。
边防场景测试:在5k边防巡逻路线(含山坡、弯道、哨所间多介质传信)测试,采用“3个团队+原型机”协同模式:
指令覆盖范围从1.5k扩展至5k;
复杂地形路段正确率90%,较优化前提升40%。
量化指标评估:对比优化前后的核心指标:
弯道衰减率:35%→18%(下降48%);
岔口衰减率:40%→25%(下降38%);
多介质衰减率:45%→25%(下降44%);
整体传输正确率:50%→91%(提升82%),效果显着。
用户满意度调查:对矿山、边防的50名操作员和指挥人员调查:
90%认为“复杂地形信号稳定性大幅提升”;
85%认为“操作简单,适配野外环境”;
95%建议“尽快批量列装”。
问题整改与优化:测试中发现“极端低温(-20c)下匹配模块性能下降5%”,针对性改进:更换低温耐候元器件(工作温度-40c~85c),确保严寒地区使用稳定。
十、攻关成果推广与技术传承:行业价值的延伸
【画面:1977年全国通信技术推广会现场,张工展示“复杂地形信号衰减解决方案”,展板上用对比图展示优化前后的波形差异和正确率提升数据;台下的矿山、部队代表纷纷索要《技术手册》,现场签订100台原型机采购意向;旁边的培训区,李工正在指导学员操作“地形选择”拨码,讲解不同地形的参数适配要点。】
技术标准输出:将攻关成果纳入《军用震动传信设备技术规范》(1977年版),明确复杂地形的设备配置、参数设置、维护要求,如“弯道处需部署定向拾震器+中继模块”“岔口处至少3个拾震器覆盖”,成为行业标准。
设备批量列装:原型机定型为“KJ-77型复杂地形专用传信机”,1977-1978年累计生产500台,列装全国20家重点煤矿和5个边防团,解决了复杂地形通信难题,用户反馈良好。
技术培训普及:编制《复杂地形信号衰减应对手册》,包含“地形识别-方案选择-参数设置-故障排查”全流程内容,附30组实战案例;开展全国巡回培训15场,培训技术骨干800余人次。
跨领域应用拓展:解决方案被推广至地质勘探(山地地形)、隧道施工(复杂巷道)等领域,1978年应用于某隧道塌方救援,通过复杂地形传信定位5名被困工人,成功救援,体现跨行业价值。
技术传承与迭代:组织攻关团队编写《复杂地形信号传输技术总结》,培养10名技术骨干(如张工、李工),后续参与“84式”加密传信机研发,将衰减控制技术融入新一代设备,推动技术持续迭代。
历史补充与证据
攻关依据:1976年《信号传输衰减研究规范》(电子工业部〔76〕电科字第29号),明确复杂地形衰减的研究方法和指标要求,现存于国家档案馆;
测试档案:1976年《复杂地形信号衰减测试原始数据汇编》收录500组测试记录、波形照片、衰减模型公式,现存于通信技术研究所档案库;
定型文件:1977年《KJ-77型传信机定型批复》(煤炭部〔77〕煤科字第56号),包含现场测试报告、用户反馈、生产标准,验证成果的实用性;
推广证明:1978年《全国通信技术推广总结》显示,复杂地形解决方案覆盖30余家单位,通信保障效率平均提升45%,得到行业广泛认可。