基于CAN總線的井下通信系統(tǒng)研究.pdf

1、煤礦的現(xiàn)代化管理和安全生產(chǎn)是煤炭行業(yè)永恒的主題。礦井惡劣的工作條件及性質(zhì)導致礦下作業(yè)存在很大的安全隱患。監(jiān)控室對井下人員的監(jiān)控措施不完善、地面與作業(yè)人員的信息溝通困難等問題，導致一旦發(fā)生事故，就會造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。建立有效的監(jiān)控機制、開發(fā)完善的井下通信聯(lián)絡系統(tǒng)是保證井下作業(yè)正常有序、保障工作人員人身安全、實現(xiàn)快速救援的重要手段。
　　隨著傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和信息傳輸技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)應用領(lǐng)域中的不斷發(fā)

2、展，各種現(xiàn)代化方案在煤礦管理中的應用越來越多。筆者在考查語音信號的編碼及壓縮技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，選用內(nèi)置語音處理模塊的凌陽SPEC061A作為微控制器；在分析井下無線信號衰減狀況及比較各無線通信技術(shù)的特點后選用nRF24L01作為無線收發(fā)芯片；在分析了井下通信環(huán)境及各現(xiàn)場總線的通信方式及性能后，選用CAN總線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。設計了基于區(qū)域定位的井下通信系統(tǒng)方案，并對其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究。
　　論文首先從需求分析入手，明確系統(tǒng)

3、的功能及結(jié)構(gòu)，完成了總體方案設計。之后從系統(tǒng)的區(qū)域定位、語音通信和信息傳輸?shù)戎饕δ苣K入手，對系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行分析討論。其次，針對人員定位信息無線傳輸中的數(shù)據(jù)碰撞問題，研究一種基于優(yōu)先級分組的防碰撞算法，保證無線傳輸?shù)耐ㄐ刨|(zhì)量。再次，針對高負載情況下CAN總線上的數(shù)據(jù)沖突問題，研究一種基于TTCAN的混合調(diào)度方案平衡語音信號與定位信號的實時可靠傳輸。最后，以關(guān)鍵節(jié)點為主要研究對象，完成系統(tǒng)各功能模塊的硬件電路設計以及軟件編程實現(xiàn)。