基于CAN总线井下可靠数据传输技术研究

煤炭行业是我国经济发展的支柱行业,煤矿安全亦是当今工作中的重点与难点。环境条件的制约导致通信不畅,是井下高危特点的主要原因。本课题针对这一情况,对井下通信技术进行研究。 本论文是在国家以及行业标准基础上,并结合井下特殊条件进行分析与研究的。首先,将五种常用的现场总线技术进行对比分析,由于井下对通信距离、传输速度、通信可靠性以及实时性等特殊要求,决定采用CAN总线作为井下通信系统技术的传输协议。接下来论文研究了CAN总线特点和相关通信技术,并选择总线控制器SJA1000以及总线收发器PCA82C250来完成硬件接口电路的设计。 除了总线的选取,井下通信技术还应考虑到井下通信系统的特殊需要。井下通信系统应具有防爆性、抗干扰性、电源本质安全性以及抗冲击、抗交变湿热等性能。本文针对这些要求,提出了能够有效加强通信质量的措施。 井下监控系统主要包括若干个子监控系统、瓦斯抽放系统、皮带综合保护系统以及人员定位系统,每个系统都发挥着重要作用,且通过CAN总线形式与地面控制中心进行通信。论文随后分析了井下监控系统中播报装置的重要意义,并结合现有的井下播报形式,设计开发了能够将文字转换成真人语音发音的广播播报系统。系统的上位机采用VB编程语言,作为主设备的软件设计。下位机采用P89VE1RD2FN单片机与XF-S4240A语音芯片结合的形式,构成硬件上的从设备,通过CAN总线接口实现了主从设备的通信。由于煤矿井下环境属于爆炸性气体环境,电气设备须符合国家相关标准。通过对该系统的传输参数以及防爆参数加以分析,检验结果完全符合我国国家标准,为煤矿井下的通信传输提供了合格、安全、可靠的传输。