基于ZigBee與CAN總線(xiàn)技術(shù)的井下無(wú)線(xiàn)通信系統設計

摘要：針對礦山井下的特殊環(huán)境和對井下無(wú)線(xiàn)通信系統的實(shí)際需求，提出了基于ZigBee和CAN總線(xiàn)技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信系統，通信基站和終端之間應用ZigBee技術(shù)，系統總線(xiàn)采用CAN總線(xiàn)。介紹了井下無(wú)線(xiàn)通信系統系統的組成和工作原理，給出了總體結構圖，對硬件的功能模塊進(jìn)行了較詳細的闡述，系統的創(chuàng )新點(diǎn)是把ZigBee和CAN總線(xiàn)技術(shù)應用到井下無(wú)線(xiàn)通信系統。系統在功能和性能方面滿(mǎn)足了礦山井下無(wú)線(xiàn)通信系統的需求，實(shí)際證明該系統具有良好的可靠性和抗干擾性性，能較好的進(jìn)行井下無(wú)線(xiàn)通信。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通信；礦山；ZigBee；CAN

0 引言
該系統是基于CAN和ZigBee技術(shù)的井下無(wú)線(xiàn)通信系統。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(wú)線(xiàn)通信，并輔助實(shí)時(shí)人員跟蹤，便于企業(yè)合理的調度和管理，特別是礦難發(fā)生時(shí)，在原有線(xiàn)通信系統損害的情況下，對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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，主要適用于自動(dòng)控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入到各種設備中，ZigBee技術(shù)可以用很少的能量在數千個(gè)微小的節點(diǎn)之間相互協(xié)調實(shí)現通信，以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波數據從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)傳到另一個(gè)節點(diǎn)，通信效率非常高。
CAN(Controller Area Network，CAN)是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議，由1986年德國B(niǎo)osch公司開(kāi)發(fā)的，CAN總線(xiàn)已成為嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線(xiàn)，廣泛的應用于工業(yè)自動(dòng)化、醫療設備、汽車(chē)等方面。

1 系統基本組成與工作原理
1．1 系統組成
結合煤礦應用的特殊情況，煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信系統系統結構如圖1所示，由井上的上位機、通信接口及井下的CAN總線(xiàn)、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(xiàn)硬件組成
CAN總線(xiàn)使用兩端連接120 Ω終端電阻雙絞線(xiàn)通過(guò)通信接口連接到上位機，并與井下的各個(gè)ZigBee通信基站連接。當距離大于10 km時(shí)，在合適位置增加CANbridge網(wǎng)橋，改變網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構，增加連接設備的能力。