引言

随着煤矿井下技术的发展，煤矿井下掘进机的智能化程度不断提高，而传统的煤矿井下掘进机控制方式主要是基于有线通信方式，这在一定程度上限制了煤矿井下掘进机的智能化水平。为了提高煤矿井下掘进机的智能化水平，本文将 Wifi 6技术应用于煤矿井下掘进机无线通信系统中，并对 Wifi 6技术进行了一定的优化。基于 Wifi 6技术对煤矿井下掘进机进行数据传输，能够解决传统煤矿井下掘进机数据传输过程中存在的各种问题，实现了煤矿井下掘进机的智能化控制，提高了煤矿井下掘进机的智能化水平，具有一定的应用价值。

一、掘进机wifi6基站的基本原理

1.1 wifi6基站的概述

WiFi6技术的优势，在WiFi5中已有介绍，WiFi6是WiFi5的一个升级版本，它可以支持高达9.6 Gbps的峰值速率、更低的延迟和更大的覆盖范围。WiFi6相比于5G来说，有三个非常大的变化：1) OFDMA: OFDMA是一种基于 OFDM （正交频分复用）技术的多用户多输入多输出（MIMO）技术，它可以通过复用上下行空间流来提高传输速率。2)MU-MIMO:MU-MIMO允许用户在同一时间向多个基站发送数据，从而提高吞吐量和吞吐率。3) OFDMA: OFDMA允许同时发送多个数据包，从而提高吞吐量。

1.2 wifi6基站与巷道基站的无线传输方式

WiFi6技术的优势，在WiFi5中已有介绍，WiFi6是WiFi5的一个升级版本，它可以支持高达9.6 Gbps的峰值速率、更低的延迟和更大的覆盖范围。WiFi6相比于5G来说，有三个非常大的变化：1) OFDMA: OFDMA是一种基于 OFDM （正交频分复用）技术的多用户多输入多输出（MIMO）技术，它可以通过复用上下行空间流来提高传输速率。2)MU-MIMO:MU-MIMO允许用户在同一时间向多个基站发送数据，从而提高吞吐量和吞吐率。3) OFDMA: OFDMA允许同时发送多个数据包，从而提高吞吐量。

1.3 wifi6基站的数据传输机制

WiFi6基站的数据传输机制主要分为两部分，第一部分是以 OFDM调制为基础的数据传输，第二部分是以 UDP为基础的数据传输。在 OFDM调制方式下，每个用户都可以分配到一个不同的子信道，并且可以进行不同速率的数据传输，可以有效提高传输效率。在 UDP协议下，每个用户都可以拥有自己的 UDP序列号，并且每个用户都可以通过自己的 UDP序列号来选择自己所需要的数据包，同时还可以根据自己需要选择数据传输速率。在 OFDM调制方式和 UDP协议下，都能够有效提高整个系统的数据传输效率和稳定性，并且具有很高的可靠性。

二、智能化掘进机上的数据传输需求分析

2.1 摄像仪数据的传输需求分析

掘进机在作业过程中，经常需要对现场的数据进行采集、上传和下载。传统的数据采集方式是通过有线的方式传输到传感器，如采用光纤传输方式，光纤需要架设在巷道上，但掘进机上经常出现安装位置不稳定等问题，导致光纤难以架设。

2.2 惯导数据的传输需求分析

掘进机的各种传感器是感知和采集信息的重要载体，其中包括机械臂的位置、速度、姿态等信息。传统的数据传输方式是将传感器通过有线方式连接到掘进机，这需要在掘进机上架设大量的线缆，造成了施工成本高、维护成本高。而基于 Wifi 6技术的掘进机无线通信系统可以很好地解决数据传输中存在的问题，其可以通过 WiFi 6无线通信网络将传感器与掘进机进行连接。通过无线网络，传感器将采集到的数据传输给掘进机，实现了掘进机的智能化控制。

2.3 雷达数据的传输需求分析

雷达是一种被动探测设备，它可以根据目标的反射信号强度判断出目标的距离、方位、速度等信息，但传统的雷达数据传输方式是通过有线方式将数据传输到掘进机上，不仅施工难度大，而且成本高。

2.4 掘进机机身关键部位数据的传输需求分析

掘进机机身关键部位是指在掘进机运行过程中，对机身起到支撑、保护作用的部位，其中包括支架、截割头、截割臂等。传统的掘进机机身关键部位的数据传输主要是通过有线方式进行传输，其在传输过程中需要架设大量的线缆，施工难度大、成本高。而本文设计的煤矿井下掘进机无线通信系统可以通过 WiFi 6技术将机身关键部位的数据进行传输。

三、掘进机wifi6基站的设计与优化

3.1 wifi6基站的硬件设计

WiFi6基站的硬件设计主要包括两部分：第一部分是基于STM32芯片的数据采集电路设计，第二部分是基于STM32芯片的无线传输电路设计。根据巷道环境对数据传输的影响分析，在基站上安装相应的无线传输模块，可以有效提高数据传输的稳定性和可靠性。

在设计时，需要考虑以下几个方面：第一，尽量减少基站所连接的设备数量；第二，尽量减少基站与设备之间的电磁干扰；第三，尽量选择高功率、大功率无线通信模块。在设计时，可以从这三个方面入手，尽量减少无线信号对基站运行造成的影响，提高数据传输效率。

3.2 wifi6基站的软件设计

煤矿井下掘进机无线通信系统的软件设计主要包括两个部分：第一部分是在上位机软件中对掘进机的工作状态进行实时监控；第二部分是对掘进机进行远程控制。在软件设计过程中，需要遵循一定的原则，如尽量减少系统内部的干扰源等。在掘进机控制系统中，上位机软件主要完成对掘进机运行状态的实时监控、显示和设置等功能。为了提高上位机软件的稳定性，可以选择C语言作为上位机软件的开发语言，同时需要在C语言中加入一些定时控制和中断处理等功能。

3.3 wifi6基站的性能优化

在设计中，需要充分考虑无线通信模块与掘进机的连接效率，优化无线通信系统。由于无线通信模块的工作频率相对较高，为了避免无线通信模块在工作过程中产生的电磁干扰，需要将无线通信模块的工作频率与掘进机的工作频率进行匹配。同时，为了减少掘进机所产生的电磁干扰对WiFi6基站运行的影响，需要合理设置掘进机与WiFi6基站之间的距离。

四、结语

煤矿井下掘进机在掘进作业时，会产生大量的数据，传统的数据传输方式需要将数据通过线缆传输到井下，不仅施工难度大、成本高，而且容易受到电磁干扰。本文通过对煤矿井下掘进机无线通信系统进行设计，实现了掘进机数据的高效传输。同时，为了进一步提高煤矿井下掘进机无线通信系统的可靠性和稳定性，本文利用Wifi6技术对掘进机进行了优化。优化后的无线通信系统不仅可以通过 WiFi 6技术将数据上传至数据中心，实现远程监控，而且还可以通过 WiFi 6技术将掘进机机身关键部位的数据上传至数据中心，实现掘进机的智能化控制。

参考文献

[1]朱文彬，刘斌，陈振宏，等。煤矿井下掘进机无线通信系统研究[J]。煤炭学报，2020,45 (2)：81-82.

[2]刘传德，李伟，周雪华，刘毅等。煤矿井下掘进机无线通信系统设计[J]。煤炭科技，2016,41 (2)：48-52.