基于ZigBee與CAN總線技術(shù)的井下無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)礦山井下的特殊環(huán)境和對(duì)井下無線通信系統(tǒng)的實(shí)際需求，提出了基于ZigBee和CAN總線技術(shù)的無線通信系統(tǒng)，通信基站和終端之間應(yīng)用ZigBee技術(shù)，系統(tǒng)總線采用CAN總線。介紹了井下無線通信系統(tǒng)系統(tǒng)的組成和工作原理，給出了總體結(jié)構(gòu)圖，對(duì)硬件的功能模塊進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述，系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)是把ZigBee和CAN總線技術(shù)應(yīng)用到井下無線通信系統(tǒng)。系統(tǒng)在功能和性能方面滿足了礦山井下無線通信系統(tǒng)的需求，實(shí)際證明該系統(tǒng)具有良好的可靠性和抗干擾性性，能較好的進(jìn)行井下無線通信。
關(guān)鍵詞：無線通信；礦山；ZigBee；CAN

0 引言
該系統(tǒng)是基于CAN和ZigBee技術(shù)的井下無線通信系統(tǒng)。主要作用是使礦山井下作業(yè)人員能較方便的進(jìn)行雙向無線通信，并輔助實(shí)時(shí)人員跟蹤，便于企業(yè)合理的調(diào)度和管理，特別是礦難發(fā)生時(shí)，在原有線通信系統(tǒng)損害的情況下，對(duì)救援受困人員起很大的作用。
ZigBee是一種新興的基于IEEE 802．15．4短距離，低功耗的無線通信技術(shù)，主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入到各種設(shè)備中，ZigBee技術(shù)可以用很少的能量在數(shù)千個(gè)微小的節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，以接力的方式通過無線電波數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通信效率非常高。
CAN(Controller Area Network，CAN)是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，由1986年德國(guó)Bosch公司開發(fā)的，CAN總線已成為嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、汽車等方面。

1 系統(tǒng)基本組成與工作原理
1．1 系統(tǒng)組成
結(jié)合煤礦應(yīng)用的特殊情況，煤礦井下無線通信系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由井上的上位機(jī)、通信接口及井下的CAN總線、ZigBee通信基站和ZigBee通信終端5部分組成，如圖1所示。

1．1．1 Can總線硬件組成
CAN總線使用兩端連接120 Ω終端電阻雙絞線通過通信接口連接到上位機(jī)，并與井下的各個(gè)ZigBee通信基站連接。當(dāng)距離大于10 km時(shí)，在合適位置增加CANbridge網(wǎng)橋，改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，增加連接設(shè)備的能力。