一种采煤工作面无线通信方法与流程

本发明属于无线通信，特别涉及一种采煤工作面无线通信方法。

背景技术：

1、现有采煤工作面无线采用zigbee技术或wifi技术用于采煤机等大型移动设备进行无线传输。受数据带宽限制，zigbee数据带宽较低，无法适应未来大数据带宽设备的无线需求；受工况环境影响，采煤机顶部常有落煤且不易安装外接设备，因此外接设备常挂于靠近支架侧，造成采煤机、支架等金属遮挡严重。现有wifi安装与切换等方式便于空旷环境下使用，在复杂工况下无线通信切换延时高，严重影响设备数据传输的实时性和远程控制信号的传输效率。

2、实际工作面无线切换使用常规切换，即当当前所连无线ap信号降低固定阈值时，采煤机无线设备才会重新搜索ap信号强度再进行选取连接，鉴于实际工况遮挡、尘雾等问题，导致信号检索判决连接时间较长，不能满足采煤机设备无线数据实时传输的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够降低金属等遮挡影响，保证ap间通信稳定，使ap与移动端设备天线连接不被ap之间通信占用的采煤工作面无线通信方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采煤工作面无线通信方法，包括多台无线ap，安装在采煤机上的车载cpe和信号转换模块，以及数据主机；

3、每台无线ap内部配置3条射频天线，分别安装在无线ap的顶部、底部和侧面，侧面的射频天线与顶部和底部的射频天线使用不同的通信频段和信道；无线ap与无线ap之间、无线ap与数据主机之间通过设置在侧面的射频天线进行通信；无线ap与车载cpe之间使用安装在顶部和底部的天线进行通信；

4、采煤机上安装有两台车载cpe和两台信号转换模块，两台车载cpe的安装距离大于2米；采煤机数据通过can总线或485信号线传送至2台信号转换模块，信号转换模块用于将can信号或者485信号转换为以太网信号；每台转换模块通过以太网线缆连接至一台车载cpe；每台信号转换模块的网关ip为与之通信的车载cpe的ip，目的地址及端口号为数据主机的ip及端口号。

5、所述车载cpe与无线ap之间的通信过程为：采煤机从左向右移动，无线ap与车载cpe设备每隔2s进行一次信号搜索，并记录搜索到的信号的强度；采煤机上两个车载cpe从左到右分别记为cpe1和cpe2，每个车载cpe上有两根天线；所有无线ap从左到右依次记为ap1、ap2、…；初始时刻记为t1，t1时刻cpe1与cpe2均无线连接ap1，此时cpe1的天线1和天线2、cpe2的天线1和天线2均连接ap1；当采煤机向右移动至t2时刻时，cpe2搜索到的ap1的信号强度低于ap2的信号强度且ap1的信号强度小于预设的切换阈值，cpe2进行无线切换至ap2；cpe1搜索到的ap1和ap2的信号强度由于不满足切换要求，继续保持与ap1的无线连接；当采煤机继续向右移动至t3时刻，此时cpe1搜索到的ap1的信号强度也低于ap2的信号强度，且ap1的信号强度小于预设的切换阈值，cpe1进行无线切换至ap2，cpe2继续保持与ap2的无线连接。

6、所述车载cpe与无线ap之间采用主副双连接，车载cpe的两根天线分别连接2.4g与5g两条无线通路，将两条无线通路区分为主连接和副连接，两根天线从左到右分别记为天线1和天线2；当车载cpe当前无线数据收发正常且带宽占用率未达到50％时，cpe保持当前主连接，否则切换至副连接；

7、t1时刻两天线1和天线2均连接ap1，两路无线连接分别记为d1、d2，此时d1为主连接，d2为副连接；记天线2和天线1与ap2的无线连接分别为e1、e2；

8、当采煤机向右移动至t2时刻，天线2检测到ap1的信号强度小于ap2的信号强度，且ap1的信号强度小于预设的切换阈值，此时天线2为副连接，直接将天线2所连无线由ap1切换至ap2，即无线连接由d2切换至e1，天线1保持与ap1相连，仍为d1；天线2切换后，判断车载cpe当前无线数据收发是否正常且带宽占用率未达到50％，若收发正常且宽带占用率未达到50％，则继续采用d1为主连接，e1为副连接，否则将e1作为主连接，d1作为副连接；

9、当采煤机继续向右移动至t3时刻，天线1检测到ap1的信号强度小于ap2的信号强度，且ap1的信号强度小于预设的切换阈值；

10、判断天线1是主连接还是副连接，若是主连接则将主副连接进行切换，然后天线1将所连无线由ap1切换至ap2；若天线1是副连接，则天线1直接将所连无线由ap1切换至ap2；即由d1切换至e2，天线2仍采用e1连接；

11、天线1切换后，判断车载cpe当前无线数据收发是否正常且带宽占用率未达到50％，若收发正常且宽带占用率未达到50％，则继续采用当前的主副连接，否则切换主副连接。

12、本发明的有益效果是：本发明的采煤工作面无线通信方法能够降低金属等遮挡影响，保证ap间通信稳定，使ap与移动端设备天线连接不被ap之间通信占用；优化切换方式，采用主副双连接，能够降低ap切换时间；采煤机上设置双车载cpe设备能够进一步提高如采煤机复杂恶劣环境下无线数据稳定可靠传输。

技术特征：

1.一种采煤工作面无线通信方法，其特征在于，包括多台无线ap，安装在采煤机上的车载cpe和信号转换模块，以及数据主机；

2.根据权利要求1所述的一种采煤工作面无线通信方法，其特征在于，所述车载cpe与无线ap之间的通信过程为：采煤机从左向右移动，无线ap与车载cpe设备每隔2s进行一次信号搜索，并记录搜索到的信号的强度；采煤机上两个车载cpe从左到右分别记为cpe1和cpe2，每个车载cpe上有两根天线；所有无线ap从左到右依次记为ap1、ap2、…；初始时刻记为t1，t1时刻cpe1与cpe2均无线连接ap1，此时cpe1的天线1和天线2、cpe2的天线1和天线2均连接ap1；当采煤机向右移动至t2时刻时，cpe2搜索到的ap1的信号强度低于ap2的信号强度且ap1的信号强度小于预设的切换阈值，cpe2进行无线切换至ap2；cpe1搜索到的ap1和ap2的信号强度由于不满足切换要求，继续保持与ap1的无线连接；当采煤机继续向右移动至t3时刻，此时cpe1搜索到的ap1的信号强度也低于ap2的信号强度，且ap1的信号强度小于预设的切换阈值，cpe1进行无线切换至ap2，cpe2继续保持与ap2的无线连接。

3.根据权利要求2所述的一种采煤工作面无线通信方法，其特征在于，所述车载cpe与无线ap之间采用主副双连接，车载cpe的两根天线分别连接2.4g与5g两条无线通路，将两条无线通路区分为主连接和副连接，两根天线从左到右分别记为天线1和天线2；当车载cpe当前无线数据收发正常且带宽占用率未达到50％时，cpe保持当前主连接，否则切换至副连接；

技术总结
本发明公开了一种采煤工作面无线通信方法，包括多台无线AP，安装在采煤机上的车载CPE和信号转换模块；每台无线AP内部配置3条射频天线，分别安装在无线AP的顶部、底部和侧面，无线AP与无线AP之间通过设置在侧面的射频天线进行通信；无线AP与车载CPE使用安装在顶部和底部的天线进行通信；采煤机上安装有两台车载CPE和两台信号转换模块，采煤机数据通过CAN总线或485信号线传送至2台信号转换模块，转换模块通过以太网线缆连接至车载CPE。本发明能够降低金属等遮挡影响，保证AP间通信稳定，使AP与移动端设备天线连接不被AP之间通信占用；采用主副双连接能够降低AP切换时间；双CPE能够进一步提高如采煤机复杂恶劣环境下无线数据稳定可靠传输。

技术研发人员：李阔,孙睿健,杨晓茂,郭清龙,窦涛,冯强
受保护的技术使用者：四川航天电液控制有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25