摘要:针对矿山井下的特殊环境和对井下无线通信系统的实际需求,提出了基于ZigBee和CAN总线技术的无线通信系统,通信基站和终端之间应用ZigBee技术,系统总线采用CAN总线。介绍了井下无线通信系统系统的组成和工作原理,给出了总体结构图,对硬件的功能模块进行了较详细的阐述,系统的创新点是把ZigBee和CAN总线技术应用到井下无线通信系统。系统在功能和性能方面满足了矿山井下无线通信系统的需求,实际证明该系统具有良好的可靠性和抗干扰性性,能较好的进行井下无线通信。
关键词:无线通信;矿山;ZigBee;CAN
0 引言
该系统是基于CAN和ZigBee技术的井下无线通信系统。主要作用是使矿山井下作业人员能较方便的进行双向无线通信,并辅助实时人员跟踪,便于企业合理的调度和管理,特别是矿难发生时,在原有线通信系统损害的情况下,对救援受困人员起很大的作用。
ZigBee是一种新兴的基于IEEE 802.15.4短距离,低功耗的无线通信技术,主要适用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入到各种设备中,ZigBee技术可以用很少的能量在数千个微小的节点之间相互协调实现通信,以接力的方式通过无线电波数据从一个网络节点传到另一个节点,通信效率非常高。
CAN(Controller Area Network,CAN)是ISO国际标准化的串行通信协议,由1986年德国Bosch公司开发的,CAN总线已成为嵌入式工业控制局域网的标准总线,广泛的应用于工业自动化、医疗设备、汽车等方面。
1 系统基本组成与工作原理
1.1 系统组成
结合煤矿应用的特殊情况,煤矿井下无线通信系统系统结构如图1所示,由井上的上位机、通信接口及井下的CAN总线、ZigBee通信基站和ZigBee通信终端5部分组成,如图1所示。
1.1.1 Can总线硬件组成
CAN总线使用两端连接120 Ω终端电阻双绞线通过通信接口连接到上位机,并与井下的各个ZigBee通信基站连接。当距离大于10 km时,在合适位置增加CANbridge网桥,改变网络的拓扑结构,增加连接设备的能力。