基于蓝牙的煤矿安全无线传输网络的设计

摘要

煤矿安全是煤矿生产的重要环节，而瓦斯灾害对煤矿生产的安全危害最大。因此，在煤炭开采过程中，井下瓦斯浓度的测量非常重要。针对瓦斯浓度监测系统的现状，本文提出了基于蓝牙的煤矿瓦斯浓度的监测系统的设计方案，阐述了系统的软、硬件设计的思想和具体实现方法。 蓝牙技术作为一个全球统一的短距离无线通信标准，在于建立通用的低功耗、低成本无线空中接口及其控制软件的公开标准。本文阐述了蓝牙技术的发展背景、技术特点和协议栈的结构体系等，针对其开发的复杂性提出了一种基于蓝牙主机控制器接口(HCI)的简化的无线通信解决方案。同时，系统中利用了现在已经较成熟的CAN总线技术，实现了有线和无线相结合的数据传输系统。 本文给出了完整的系统结构框图和各部分电路原理图，描述如何利用微控制器和蓝牙模块组建系统，介绍了所用器件的原理。对解决方案的理论基础即蓝牙的HCI协议，以及HCI UART传输层的指令进行了详细分析。解析使用HCI协议进行蓝牙设备的初始化、查询其他设备、建立链路、数据传输、断开链路这样一个过程，并给出了收发器蓝牙主单元的软件开发流程图。同时，本文介绍了CAN节点的软硬件设计。 本文中提供了一些调试信息，证明蓝牙技术能够在本系统中方便的替代有线接口，为煤矿安全甚至测控领域提供了数据传输的新思路。