Modelado Estocástico de la Propagación de Ondas Electromagnéticas a Través de Condiciones Extremas de Polvo en Minas Subterráneas Usando Enfoque Parabólico Vectorial
Autores: Antwi, Emmanuel Atta; Frimpong, Samuel; Raza, Muhammad Azeem; Madria, Sanjay
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado Estocástico de la Propagación de Ondas Electromagnéticas a Través de Condiciones Extremas de Polvo en Minas Subterráneas Usando Enfoque Parabólico Vectorial
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Desastre
Subterráneo
Ondas electromagnéticas
Polvo
Humedad
Atenuación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los entornos subterráneos (UG) post-desastre se caracterizan por condiciones complejas y en rápida evolución, lo que añade una atenuación adicional a las ondas electromagnéticas (EM) en propagación. Una de estas condiciones complejas es la generación extrema de polvo y el aumento repentino de la humedad, que contribuyen a efectos de atenuación adicionales en las ondas en propagación, especialmente bajo niveles variables de humedad y polvo en el aire. Los modelos existentes de predicción de propagación de ondas, especialmente aquellos que tienen en cuenta el efecto de las partículas de polvo, son deterministas por naturaleza, lo que limita su capacidad para tener en cuenta las incertidumbres, especialmente durante condiciones de emergencia. En este trabajo, se modifica el modelo de ecuación parabólica vectorial (VPE) para incluir los efectos de atenuación del polvo. Utilizando la permitividad compleja del polvo como una variable aleatoria, se utiliza la expansión de Karhunen-Loève (KL) para generar muestras aleatorias de permitividad a lo largo de los túneles, para las cuales cada realización se resuelve utilizando el método VPE determinista. El modelo se valida utilizando un método de Friis modificado y datos obtenidos experimentalmente de la literatura. Los hallazgos muestran que tener en cuenta los efectos del polvo y la humedad captura estocásticamente las pérdidas adicionales que de otro modo se habrían perdido utilizando métodos deterministas. El marco propuesto ofrece ideas clave para diseñar sistemas inalámbricos subterráneos resilientes, fortalecer el seguimiento de los mineros y mejorar la seguridad durante emergencias.
Descripción
Los entornos subterráneos (UG) post-desastre se caracterizan por condiciones complejas y en rápida evolución, lo que añade una atenuación adicional a las ondas electromagnéticas (EM) en propagación. Una de estas condiciones complejas es la generación extrema de polvo y el aumento repentino de la humedad, que contribuyen a efectos de atenuación adicionales en las ondas en propagación, especialmente bajo niveles variables de humedad y polvo en el aire. Los modelos existentes de predicción de propagación de ondas, especialmente aquellos que tienen en cuenta el efecto de las partículas de polvo, son deterministas por naturaleza, lo que limita su capacidad para tener en cuenta las incertidumbres, especialmente durante condiciones de emergencia. En este trabajo, se modifica el modelo de ecuación parabólica vectorial (VPE) para incluir los efectos de atenuación del polvo. Utilizando la permitividad compleja del polvo como una variable aleatoria, se utiliza la expansión de Karhunen-Loève (KL) para generar muestras aleatorias de permitividad a lo largo de los túneles, para las cuales cada realización se resuelve utilizando el método VPE determinista. El modelo se valida utilizando un método de Friis modificado y datos obtenidos experimentalmente de la literatura. Los hallazgos muestran que tener en cuenta los efectos del polvo y la humedad captura estocásticamente las pérdidas adicionales que de otro modo se habrían perdido utilizando métodos deterministas. El marco propuesto ofrece ideas clave para diseñar sistemas inalámbricos subterráneos resilientes, fortalecer el seguimiento de los mineros y mejorar la seguridad durante emergencias.