基于wsns井下应急语音通信系统研究

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1、2010年第29卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)15基于WSNs的井下应急语音通信系统的研究刘晓文，苗曙光，杜存功，朱微维(中国矿业大学信息与电气工程学院。江苏徐州221008)摘要：针对目前井下语音通信系统的现状，设计了一种基于无线语音传感器网络的矿井应急语音通信系统，该系统以SPCE061A和CC2420芯片为核心设计传感器节点，结合CAN控制器SJA1000设计Sink节点，并对网络通信协议进行了分析，给出了系统的硬件设计和软件流程。克服了传统有线网络的局限性，避免了其他无

2、线通信技术高功耗的缺点。实验表明：该系统简单、可靠、经济，具有很好的应用前景。关键词：无线传感器网络；矿井；应急语音通信系统中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2010)01-0015-03StudyonemergencyvoicecommunicationssystemincoalminebasedonwirelesssensornetworksLIUXiao-wen，MIAOShu—guang，DUCun—gong，ZHUWei—wei(SchoolofInformationandElectricalEngi

3、neering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：InViewofthecurrentstatusofvoicecommunicationsinmine，anemergencyvoicecommunicationssystembasedonWSNsisdesigned．ThesensornodeofthesystemismainlydesignedbySPCE061AandCC2420，combinewithCANcontrollerSJA1000t

4、heSinknodewasdesigned．ThenetworkcommunicationprotocoliSanalyzedandthedesignofhardwareandtheflowchartofsoftwarearealsogiven．Thissystemconquersthedefectofwirednetworksandavoidsthehigh—energycostofotherwirelesstechnology．Theexperimentshowsthatthesystemissimple，reliable，andecono

5、micandhasagreatapplicationprospect．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；coalmine；emergencyvoicecommunicationssystem0引言目前，井下语音通信系统主要方式有：1)依靠调度电话来实现；2)井下小灵通；3)依赖于WSNs技术的语音通信系统。很显然，前2种方式在煤矿正常生产的时候能够很好地发挥它们的作用，一旦发生紧急情况(如，电力中断、事故等)，问题就很明显地暴露出来了。依靠有线网络的调度电话被阻断，井下小灵通失去了信号，整个语音通信网络

6、处于瘫痪状态。但依赖于多跳自组织网络的无线语音传感器网络可以依然工作，即使发生矿难，救援人员通过钻点孔，放置信标节点，利用传感器网络的自愈性能，建立与井下节点的通信，开始和被困矿工语音通信，保障营救工作快、速有序的展开”。本文提出的就是第三种语音通信方式一基于WSNs的井下应急语音通信系统。该系统主要是WSNs和现场总线技术的结合。它利用WSNs技术结合CAN总线设计Sink收稿日期：2009-06—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(60774090)16传感器与微系统第29卷感器节点和中继节点完成语音数据采集和多跳中继传输，的读写函数程

7、序，分别记作Read—SJA1000()，Write—Sink节点完成语音数据的汇集和无线与有线信号的转换，SJA1000()，源程序略。实现以太网或者CAN总线接入。节点以自组织形式构成Sink节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，网络，通过多跳中继方式将语音数据传到Sink节点，最终实它连接传感器网络与有线网络CAN总线，实现2种协议栈现整个网络覆盖范围的语音通信。之间的通信协议转换，同时，具有存储转发能力，并把收集1．1节点硬件设计的数据转发到外部网络上。1．1．1语音传感器节点硬件设计语音传感器节点由以下几个部分组成：SPCE06

8、1A，●一⋯-*--一一’一__----●一⋯一●--；．周iCC2420，语音采集模块，扬声器输出模块，电源管理模块以及调试接口等，系统结构如图2所