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)人員能較方便的進行雙向無線通信,，并輔助實時人員跟蹤，便于企業(yè)合理的調(diào)度和管理,，特別是礦難發(fā)生時,，在原有線通信系統(tǒng)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(shù)，主要適用于自動控制和遠程控制領(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)千個微小的節(jié)點之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信，以接力的方式通過無線電波數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳到另一個節(jié)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(xié)議,，由1986年德國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)的標準總線，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化,、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、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(wǎng)橋,，改變網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),，增加連接設(shè)備的能力,。
1．1．2 ZigBee通信基站組成
    通信基站分CAN節(jié)點、微控制器,、ZigBee節(jié)點3個部分,，如圖2所示。

    其中CAN節(jié)點由CAN控制器,、CAN驅(qū)動器,、光電隔離模塊3部分組成，CAN控制器模塊選用TM320F2812,，其中集成了CAN控制器,，提供了完整的CAN協(xié)議。收發(fā)控制器采用PHZLZPS公司生產(chǎn)的PCA62C250,。使用6N137光電耦合器使PCA62C250與TMS320F2812隔離，實現(xiàn)各CAN節(jié)點接的電氣隔離,。
    ZigBee可在868 MHz,，915 MHz和2．4 GHz 3個頻段上進行。由于煤礦巷道的特殊結(jié)構(gòu)和材料組成,，不同頻率無線波在巷道中的衰減,、受干擾程度不同，總體上頻段越高,，衰減,、受干擾的越小，所以選擇使用2．4GHz的頻段,，采用Chipcon公司的CC2420,，CC2420是IEEE802.15.4標準的低功耗單片集成度高的芯片。工作在2．4 GHz免費頻帶上,。
1．1．3 移動通信終端組成
   如圖3所示,，ZigBee通信模塊選擇CC2420，語音處理模塊負責(zé)上下行語音的數(shù)模轉(zhuǎn)換,，液晶屏與鍵盤負責(zé)人機交互,，麥克負責(zé)語音的收集，喇叭負責(zé)語音的播放,，電源可用充電電池,。

1．2 工作原理
    系統(tǒng)共有4個關(guān)鍵步驟，如圖4所示,。
    (1)ZigBee移動終端由工作人員帶入巷道,，包含該終端地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包以射頻信號與ZigBee通信基站握手。
    (2)ZigBee基站接收到射頻信號經(jīng)處理后得到該數(shù)據(jù)包的地址和數(shù)據(jù)信息,，以及天線信號參數(shù),，轉(zhuǎn)發(fā)給CAN總線,。
    (3)CAN總線對經(jīng)MCU處理過的ZigBee基站解析的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，該數(shù)據(jù)包包含移動ZigBee終端的ID號,、數(shù)據(jù)及天線信號參數(shù),。
    (4)上位機軟件解析CAN數(shù)據(jù)包發(fā)送的數(shù)據(jù)，如沒有呼叫則登記并管理該ZigBee通信終端的位置,、電量,、信號等參數(shù)。如該ZigBee終端呼叫其他終端則后臺軟件進行路由判斷,，并與被呼叫終端建立路由,，路由建立后進行語音數(shù)據(jù)傳輸，完成語音通信,。
1．3 上位機軟件
    上位機軟件采用．NET平臺開發(fā),，數(shù)據(jù)庫采用SQL2008，整個軟件模塊如圖5所示,。

2 結(jié)語
    相對于現(xiàn)煤礦已應(yīng)用的井下無線通信系統(tǒng),，小靈通和WIFI技術(shù)，本文提供了一種較新的技術(shù)實現(xiàn)方式,。ZigBee具有低成本,、數(shù)據(jù)傳輸可靠、低功耗,、節(jié)點通信設(shè)置易于配置,、安全及技術(shù)相對成熟的特點。經(jīng)驗證,，該系統(tǒng)更好的滿足了井下無線通信的功能,。