基于ZigBee與CAN總線技術的井下無線通信系統設計

摘要：針對礦山井下的特殊環境和對井下無線通信系統的實際需求，提出了基于ZigBee和CAN總線技術的無線通信系統，通信基站和終端之間應用ZigBee技術，系統總線采用CAN總線。介紹了井下無線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行了較詳細的闡述，系統的創新點是把ZigBee和CAN總線技術應用到井下無線通信系統。系統在功能和性能方面滿足了礦山井下無線通信系統的需求，實際證明該系統具有良好的可靠性和抗干擾性性，能較好的進行井下無線通信。
關鍵詞：無線通信；礦山；ZigBee；CAN

0 引言
該系統是基于CAN和ZigBee技術的井下無線通信系統。主要作用是使礦山井下作業人員能較方便的進行雙向無線通信，并輔助實時人員跟蹤，便于企業合理的調度和管理，特別是礦難發生時，在原有線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，低功耗的無線通信技術，主要適用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入到各種設備中，ZigBee技術可以用很少的能量在數千個微小的節點之間相互協調實現通信，以接力的方式通過無線電波數據從一個網絡節點傳到另一個節點，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議，由1986年德國Bosch公司開發的，CAN總線已成為嵌入式工業控制局域網的標準總線，廣泛的應用于工業自動化、醫療設備、汽車等方面。

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，煤礦井下無線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、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，并與井下的各個ZigBee通信基站連接。當距離大于10 km時，在合適位置增加CANbridge網橋，改變網絡的拓撲結構，增加連接設備的能力。