1. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 在煤礦通訊中的優(yōu)勢(shì) 煤礦生產(chǎn)是與國(guó)計(jì)民生密切相關(guān)的一個(gè)領(lǐng)域。其中，煤礦安全無(wú)疑是大家關(guān)注的熱點(diǎn)之一，不僅對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)有影響，更關(guān)系到每個(gè)礦業(yè)人員的生命安全。煤礦系統(tǒng)中原先的各類(lèi)獨(dú)立設(shè)備已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)的需求；組建一個(gè)技術(shù)先進(jìn)的煤礦通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)煤礦的工作人員、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，形成一個(gè)能夠滿(mǎn)足地域化控制、符合煤礦安全要求的煤礦數(shù)據(jù)/信息管理系統(tǒng)，這已經(jīng)是煤礦行業(yè)的發(fā)展大趨勢(shì)。 煤礦企業(yè)內(nèi)部通過(guò)煤礦通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；通常傳輸?shù)氖莵?lái)往于各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的控制類(lèi)數(shù)據(jù)，一般都屬于小流量、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 煤礦通訊主要涉及以下兩個(gè)方面的應(yīng)用： 􀁺 ●考勤和巡檢系統(tǒng) 􀁺 ●作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè) 同時(shí)，煤礦通訊具有非常明顯的自身行業(yè)特點(diǎn)： 􀁺 ●設(shè)備符合本質(zhì)安全要求 􀁺 ●現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣 􀁺 ●通訊距離較遠(yuǎn) 􀁺 ●數(shù)據(jù)傳輸要求可靠實(shí)時(shí) 􀁺 ●同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)較多 按國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)中現(xiàn)場(chǎng)通訊設(shè)備的參數(shù)要求，目前在煤礦行業(yè)中可運(yùn)行的常見(jiàn)通訊方式有串行通訊RS-485、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus、調(diào)制解調(diào)Modem、無(wú)線(xiàn)通訊等幾種方式。本文將對(duì)比這幾種通訊方式，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從而匯總一些煤礦行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代化通訊的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，并且介紹現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 的主要優(yōu)勢(shì)。 1、串行通訊RS-485 國(guó)際EIA 協(xié)會(huì)在1983 年制定了RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)串行通訊的電氣標(biāo)準(zhǔn)。與第一代的RS-422 標(biāo)準(zhǔn)相比，RS-485 標(biāo)準(zhǔn)支持多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍。 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)是一種實(shí)現(xiàn)成本較低的多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通訊方式，通用RS-485 收發(fā)器的價(jià)格低于10 元/個(gè)；RS-485 網(wǎng)絡(luò)是最常見(jiàn)到的通訊方式之一，單一網(wǎng)絡(luò)能夠連接32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，通訊距離夠達(dá)到1200 米；RS-485 設(shè)備可以基于普通單片機(jī)UART 端口進(jìn)行開(kāi)發(fā)，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、分布式數(shù)據(jù)采集、樓宇安防、早期的煤礦網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，RS-485 設(shè)備是最常見(jiàn)到的通訊設(shè)備之一。 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)也有許多不足，尤其是在比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，RS-485 難以保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)的可靠性。最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，要求煤礦設(shè)備能夠在不加輔助網(wǎng)橋的情況下，連接長(zhǎng)達(dá)4Km 的網(wǎng)絡(luò)，這也是RS-485 標(biāo)準(zhǔn)難以逾越的技術(shù)鴻溝。因此，RS-485 標(biāo)準(zhǔn)在煤礦行業(yè)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)將越來(lái)越少。 2、調(diào)制解調(diào)Modem 調(diào)制解調(diào)（MODEM）即利用模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)路來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)。調(diào)制的過(guò)程，即發(fā)送方將數(shù)字信號(hào)“翻譯”成模擬信號(hào)，才可以通過(guò)模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)路進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；解調(diào)的過(guò)程，即將來(lái)自模擬傳輸線(xiàn)路的模擬信號(hào)“翻譯”回?cái)?shù)字信號(hào)，供接收方閱讀并處理。最常見(jiàn)的產(chǎn)品，如PC 機(jī)調(diào)制解調(diào)器，利用電話(huà)線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)電腦上網(wǎng)。 調(diào)制解調(diào)方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通訊；但是，構(gòu)建多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的不便利，以及相對(duì)較高的設(shè)備硬件成本限制了調(diào)制解調(diào)方式在煤礦行業(yè)的應(yīng)用。 3、無(wú)線(xiàn)通訊 無(wú)線(xiàn)通訊ZigBee，符合IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)，是一種短距離的高頻無(wú)線(xiàn)通訊標(biāo)準(zhǔn)，具有低成本、低耗電、雙向傳輸、高可靠度、自動(dòng)感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)功能等特性。 ZigBee 技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，主要應(yīng)用在監(jiān)測(cè)、控制與自動(dòng)化等市場(chǎng)。由于目前ZigBee 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本較高，且只適合短距離、小范圍內(nèi)通訊；雖然已在煤礦行業(yè)有了一些研究性質(zhì)的探索與應(yīng)用，但主要集中在人員考勤與RFID 識(shí)別類(lèi)產(chǎn)品，屬于小范圍現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，并不真正能夠滿(mǎn)足煤礦行業(yè)較多設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。 與ZigBee 的應(yīng)用相類(lèi)似，已在煤礦行業(yè)進(jìn)入批量應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)通訊還有433Mz 的nRF無(wú)線(xiàn)數(shù)傳技術(shù)，但也屬于短距離無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，主要被用在人員考勤與RFID 識(shí)別上。 4、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus CAN-bus（Controller Area Network）總線(xiàn)最早由德國(guó)Bosch 公司提出，主要用于汽車(chē)內(nèi)部單元與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。由于其良好的性能，被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域中，如工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡(luò)、電力通訊和安防消防等諸多領(lǐng)域，并取逐漸成為這些行業(yè)的主要通訊手段。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 的特點(diǎn)： 1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，傳輸可靠，實(shí)時(shí)性高； 2、傳輸距離遠(yuǎn)（無(wú)中繼時(shí)最遠(yuǎn)10Km），傳輸速率快（最高1Mbps）； 3、單條總線(xiàn)最多可接110 個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)； 4、總線(xiàn)上各節(jié)點(diǎn)的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸； 5、非破壞的總線(xiàn)仲裁技術(shù)，可多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)數(shù)據(jù)，總線(xiàn)利用率高； 6、出錯(cuò)的CAN 節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并切斷和總線(xiàn)的聯(lián)系，不影響總線(xiàn)的通訊； 7、報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC 校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低； 8、對(duì)未成功發(fā)送的報(bào)文，硬件有自動(dòng)發(fā)功能，傳輸可靠性很高； 9、具有硬件地址濾波功能，可簡(jiǎn)化軟件的協(xié)議編制； 10、通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖等； 11、CAN-bus 總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比極高。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性、通訊可靠性、網(wǎng)絡(luò)通訊距離、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本等方面都具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。因此，當(dāng)CAN-bus 應(yīng)用于煤礦通訊系統(tǒng)時(shí)，立即獲得了廣大設(shè)備用戶(hù)的認(rèn)可，成為煤礦行業(yè)中首選的設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)由CAN-bus 構(gòu)建的煤礦現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，管理者和主控設(shè)備能即時(shí)地了解、處理當(dāng)前的礦井情況，發(fā)覺(jué)事故隱患，避免危機(jī)的發(fā)生。 同時(shí)，基于開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 技術(shù)，構(gòu)建煤礦行業(yè)的通訊網(wǎng)絡(luò)，或開(kāi)發(fā)特定功能的通訊設(shè)備，都已經(jīng)不會(huì)存在技術(shù)上的門(mén)檻。而且，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 本身是符合本質(zhì)安全要求的。 5、CAN-bus 與RS-485 比較 與通常應(yīng)用的RS-485 標(biāo)準(zhǔn)相比，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 具有更多方面的優(yōu)勢(shì)，可以完全取代RS-485 網(wǎng)絡(luò)，從而組建一個(gè)具有高可靠性、遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)、多主方式的設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 可以直接使用RS-485 標(biāo)準(zhǔn)相同的傳輸電纜、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，方便原有設(shè)計(jì)資源的系統(tǒng)升級(jí)。 將CAN-bus 總線(xiàn)與RS-485 標(biāo)準(zhǔn)的特性進(jìn)行比較，區(qū)別如表格 1 所示： [align=center]表格 1 CAN-bus 總線(xiàn)與 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)的特性比較 [/align] 通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的通訊電路部分設(shè)計(jì)升級(jí)，可以方便地將原有RS-485 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)，甚至不需要改動(dòng)原RS-485 有網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)、拓?fù)?、運(yùn)行軟件。 同樣，也可以不改動(dòng)原有RS-485 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，只需要增加一些網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換器，即可將將RS-485 網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)。例如，需要增加的轉(zhuǎn)換器有CAN485MB 協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN232MB 協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CSM100 嵌入式通訊模塊等。升級(jí)改造成功后的CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)可以采用更先進(jìn)的管理方式，比如組態(tài)管理、多主管理，有效提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 2. 煤礦通訊中使用CAN-bus 的技術(shù)要素 煤礦行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備都需要遵照國(guó)家規(guī)定的煤礦行業(yè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；煤礦通訊網(wǎng)絡(luò)也屬于同一類(lèi)型的設(shè)備，額定參數(shù)必須符合相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 1、 本質(zhì)安全 什么是本質(zhì)安全？在石油、化工等過(guò)程測(cè)量與自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)潛在的爆炸性環(huán)境，在實(shí)踐應(yīng)用中設(shè)計(jì)人員必須對(duì)系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備采取相應(yīng)的防爆措施。隨著電氣設(shè)備防爆技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，在全球范圍內(nèi)已廣泛接受的電氣設(shè)備防爆技術(shù)有：隔爆（Ex d）、增安（Ex e）、本質(zhì)安全（Ex i）、正壓（Ex p）、澆封（Ex m）和無(wú)火花（Ex n）型等。在眾多的防爆技術(shù)中，本質(zhì)安全（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本安）防爆技術(shù)具有成本低、體積小、重量輕、允許在線(xiàn)測(cè)量和帶電維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它也能用于0 區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。因此在低壓、低功率電氣設(shè)備、儀器儀表等領(lǐng)域內(nèi)，它是首選的防爆技術(shù)。然而由于本安防爆實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)防爆，其防爆性能不僅與關(guān)聯(lián)設(shè)備有關(guān)，而且也與相應(yīng)設(shè)備有關(guān)。 煤礦行業(yè)的通訊設(shè)備必須符合《GB3836 爆炸性氣體環(huán)境用設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)，我們也簡(jiǎn)稱(chēng)為“煤安”標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)，同一網(wǎng)絡(luò)可以連接110 個(gè)設(shè)備；通訊報(bào)文以差分信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸。常用CAN-bus 收發(fā)器的電壓、電流參數(shù)見(jiàn)表格 2 所示。 [align=center]表格 2 各型號(hào)CAN 收發(fā)器的最大電源電流 [/align] 煤礦行業(yè)中，構(gòu)建CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的常用CAN-bus 設(shè)備的功耗指標(biāo)見(jiàn)表格 3 所示。 [align=center]表格 3 各型號(hào)CAN 設(shè)備的最大電源電流 [/align] 由上述兩表列出的參數(shù)可見(jiàn)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 的設(shè)備一般都可以長(zhǎng)期安全運(yùn)行在防護(hù)要求很高的煤礦行業(yè)爆炸性氣體環(huán)境中。 2、通訊距離 煤礦行業(yè)的通訊網(wǎng)絡(luò)涉及礦上通訊、井下礦道通訊；其中，井下礦道通訊是重點(diǎn)。一個(gè)中小型煤礦的通訊網(wǎng)絡(luò)，井下礦道通訊可能需要達(dá)到20 公里，甚至有更遠(yuǎn)的距離。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)中，通訊距離與通訊速率密切相關(guān)。通常，當(dāng)通訊速率為5Kbps 時(shí)，CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到10Km 的通訊距離；安裝1 個(gè)CANbridge 網(wǎng)橋，即可以延長(zhǎng)1 倍的通訊距離，并可增加連接1 倍的CAN-bus 節(jié)點(diǎn)數(shù)目。 煤礦行業(yè)建立CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的通訊距離、數(shù)據(jù)流量等需求參數(shù)，一般可選擇的通訊速率有 5Kbps、10Kbps、20Kbps 等標(biāo)準(zhǔn)波特率；特殊場(chǎng)合可以選擇2.5Kbps 的通訊速率，以獲得更遠(yuǎn)的通訊距離。CANbridge 網(wǎng)橋、CANET-E 網(wǎng)關(guān)都可以支持2.5Kbps的通訊速率。 通訊電纜的合理選擇，對(duì)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的通訊距離也有非常重要的影響。通常選擇礦用阻燃電纜作為CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，參數(shù)：雙絞線(xiàn)，直徑1.5mm2，電阻12.1Ω/Km，電感800mH/Km，電容0.06uF/Km。符合該參數(shù)的礦用阻燃電纜可以在5Kbps 達(dá)到6～7Km的通訊距離。 3、網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn) 煤礦行業(yè)的礦井結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般都存在較多的分支巷道，多為樹(shù)形結(jié)構(gòu)或者魚(yú)刺形結(jié)構(gòu)。通常的CAN-bus 總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不適合礦井內(nèi)的通訊布線(xiàn)；但是，通過(guò)在合適位置安裝CANbridge 網(wǎng)橋，從而改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞绞?，形成?shù)形拓?fù)浠蛐切瓮負(fù)?，既方便施工與布線(xiàn)，節(jié)省電纜成本，又可以提高通訊效率，增加網(wǎng)絡(luò)整體連接設(shè)備的能力。 圖 1 是一個(gè)煤礦井下礦道的CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)實(shí)例，說(shuō)明了CANbridge 網(wǎng)橋在井下礦道的應(yīng)用，以及如何合理地改變CAN-bus 總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 [align=center] 圖 1 網(wǎng)橋CANbridge 的應(yīng)用實(shí)例[/align] 終端電阻的連接也是CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)中必須注意的要點(diǎn)。主干線(xiàn)的最遠(yuǎn)兩端必須各連接一個(gè)120Ω 的終端電阻，對(duì)于主干線(xiàn)上的其它任何設(shè)備不用接終端電阻；對(duì)于連接到CANbridge 網(wǎng)橋的CAN-bus 分支線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，同樣要在最遠(yuǎn)兩端必須各接一個(gè)120Ω 的終端電阻。關(guān)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的知識(shí)，可以參考文檔《網(wǎng)橋CANbrige 在煤礦通訊井下網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用》。 3. 煤礦通訊的CAN-bus 應(yīng)用實(shí)例 目前，煤礦行業(yè)的通訊網(wǎng)絡(luò)主要用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的功能：考勤和巡檢系統(tǒng)、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。下面將介紹一些已經(jīng)成功投入運(yùn)行的應(yīng)用實(shí)例。 1、 考勤和巡檢系統(tǒng) 井下監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下的目標(biāo)監(jiān)測(cè)/跟蹤自動(dòng)化、信息化管理。通過(guò)對(duì)煤礦井道內(nèi)遠(yuǎn)距離移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行非接觸式的信息采集處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的考勤，以及井下的人員、車(chē)輛、物料在不同狀態(tài)下的自動(dòng)識(shí)別。 近年來(lái)，RFID 識(shí)別已經(jīng)成為煤礦行業(yè)中人員考勤與巡檢系統(tǒng)的主流技術(shù)。當(dāng)帶有個(gè)人信息的RFID 卡進(jìn)入RFID 讀卡器的識(shí)別范圍之后，RFID 讀卡器將讀取RFID 卡片信息，再將卡片信息通過(guò)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。 RFID 讀卡器的識(shí)別范圍容易受外部環(huán)境影響，識(shí)別距離在幾十米以?xún)?nèi)。需要合理地設(shè)置RFID 讀卡器的間距，一般應(yīng)用中，每間隔50m 的礦道就安裝一個(gè)RFID 讀卡器。 RFID 讀卡器集成有UART 接口，可以通過(guò)擴(kuò)展CSM100 嵌入式UART􀃙CAN 芯片，構(gòu)成1 個(gè)具有CAN-bus 通訊接口的RFID 讀卡器，通過(guò)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)傳輸RFID 卡信息。 [align=center] 圖 2 采用CSM100 模塊建立CAN-bus 通訊網(wǎng)絡(luò)[/align] [align=center] 圖 3 RFID 讀卡器、RFID 電子標(biāo)簽[/align] 2、 安全參數(shù)檢測(cè) 煤礦礦井內(nèi)中需要檢測(cè)的各種環(huán)境參數(shù)有：溫度濕度、氣體濃度、粉塵濃度、電力設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)參數(shù)等。 煤礦礦井內(nèi)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種環(huán)境參數(shù)，通過(guò)安裝在各控制點(diǎn)的監(jiān)測(cè)傳感器，轉(zhuǎn)換成通常的4～20mA 電流環(huán)信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)電纜集中傳送到環(huán)境參數(shù)采樣設(shè)備；每一個(gè)環(huán)境參數(shù)采樣設(shè)備都可以連接多達(dá)8 路的4～20mA 電流環(huán)信號(hào)。使用4～20mA 電流環(huán)信號(hào)，傳輸距離可達(dá)數(shù)百米，最遠(yuǎn)可以達(dá)到2 公里。監(jiān)測(cè)傳感器、傳輸電纜、采樣設(shè)備等多個(gè)因素共同決定了環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)的采樣精度。 環(huán)境參數(shù)采樣設(shè)備連接到CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)可以有以下幾種方式： 􀁺 ●集成CAN-bus 通訊電路的采樣設(shè)備直接連接到CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備地址、通訊速率等參數(shù)通過(guò)外部的撥碼地址開(kāi)關(guān)設(shè)定，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)； 􀁺 ●集成RS-232 通訊電路的采樣設(shè)備通過(guò)CAN232MB 轉(zhuǎn)換器連接到CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)，采用透明轉(zhuǎn)換方式，需要事先人工設(shè)定RS-232 通訊速率、CAN-bus 通訊速率，還可以增設(shè)唯一的設(shè)備單元地址； 􀁺 ●集成RS-485 通訊電路的采樣設(shè)備通過(guò)CAN485MB 轉(zhuǎn)換器連接到CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)，采用透明轉(zhuǎn)換方式，需要事先人工設(shè)定RS-485 通訊速率、CAN-bus 通訊速率，還可以增設(shè)唯一的設(shè)備單元地址； 煤礦礦井內(nèi)的所有環(huán)境參數(shù)采樣設(shè)備都連接到同一個(gè)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)同一級(jí)網(wǎng)的CAN-bus 網(wǎng)橋（采用光纖通訊或雙絞線(xiàn)通訊介質(zhì)，用于延長(zhǎng)通訊距離）、上一級(jí)網(wǎng)的CANET-E 網(wǎng)關(guān)（用于轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)Ethernet 數(shù)據(jù)），連接到煤礦井上的主控PC 機(jī)。 [align=center] 圖 4 基于CAN-bus 的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[/align] 4. 煤礦通訊中的CAN-bus 發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，也是最早獲得市場(chǎng)認(rèn)可的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一；幾乎所有的國(guó)際半導(dǎo)體公司都提供有開(kāi)發(fā)CAN-bus 產(chǎn)品的支持。只需簡(jiǎn)單地約定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的通訊協(xié)議，所有基于CAN-bus 總線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備能夠方便地互連互通，形成多種設(shè)備相互通訊的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。因此，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 標(biāo)準(zhǔn)，煤礦通訊網(wǎng)絡(luò)中的考勤與巡檢設(shè)備、安全參數(shù)檢測(cè)設(shè)備可以共存于同一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)之中，也可以為未來(lái)新增加的設(shè)備提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口。 利用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus，可以非常方便地構(gòu)建起煤礦行業(yè)的井下通訊主干網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，CANET-E 網(wǎng)關(guān)可以與以太網(wǎng)Ethernet 實(shí)現(xiàn)互連互通，從而將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-bus 接入無(wú)處不在的Internet 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)十公里以外，乃至整個(gè)地區(qū)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、管理，滿(mǎn)足煤礦行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化管理要求。同理，井下的CAN-bus 設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以與Wireless 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連互通，從而構(gòu)成小范圍的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集（主要是RFID 采集）網(wǎng)絡(luò)。由此看來(lái)，煤礦行業(yè)的CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)正朝著三層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。 [align=center] 圖 5 煤礦行業(yè)的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[/align] 采用光纖通訊的CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)也是煤礦行業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的雙絞線(xiàn)傳輸方式相比，光纖的低傳輸損耗使傳輸距離大為增加，更適應(yīng)煤礦行業(yè)中一些遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨?。另外，光纜還具有不輻射能量、不導(dǎo)電、沒(méi)有電感，且光纜中不存在串?dāng)_以及光信號(hào)相互干擾的影響，有著優(yōu)良的抗EMI 以及EMC 特性，也不會(huì)存在因線(xiàn)路感應(yīng)耦合導(dǎo)致的安全問(wèn)題。光纖通訊方式、雙絞線(xiàn)通訊方式的兩種CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)將并存于煤礦行業(yè)中。