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《郑州大学》 2010年
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无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用

许俊杰  
【摘要】: 传统的设备状态监测系统一般都采用有线模式,但是在有些场合下,现场条件恶劣,传感器布线不便、或者走线成本过高,都会限制系统的使用,而监测仪器中,特别是传感器端,电缆的故障或破损也会影响仪器的正常使用,增加了对维修工作的要求。针对这种情况,本文对无线通信技术的理论和实现方式进行了研究,设计了一种面向机械设备振动信号采集和利用Zigbee无线通信技术进行数据传输的无线远程监测系统,该系统集数据采集、传输和处理于一体,克服了传统在线监测系统位于某些特殊工况下无法使用的缺陷,具有很大的实用性。 本文主要完成了以下几方面的工作:(1)分析了设备状态监测和无线通信技术的国内外研究概况,阐述了选题的目的和意义。(2)结合设备振动监测系统的实际需求和设计原则,提出了基于Zigbee技术的无线远程监测系统总体方案,阐述了系统的工作方式,分析了监测系统需要解决的关键技术和设计思路。(3)研究了当前主要的短距离无线通信技术,对短距离无线通信技术作了比较,选定Zigbee技术作为无线数据传输的通信方案,并分析了Zigbee技术的特点和协议架构。(4)选取了合适的ICP加速度传感器以及无线通信芯片CC2430,设计了传感器节点的数据采集模块和无线通信模块,重点对数据采集模块的前端调理电路、A/D转换电路和CC2430芯片的外围电路进行了研究,并给出了传感器终端节点数据收发的软件设计。(5)设计了监测系统的星型网络拓扑结构,对节点之间的通信过程进行了分析,在IAR开发环境下完成了对传感器节点的程序编译以及对IEEE地址的编写,通过移植MSSTATE_LRWPAN协议栈实现了传感器节点之间的无线通信。 研究结果表明,由集成芯片CC2430和精简Zigbee网络通信协议所构建的无线传感器节点具有良好的效果,为振动信号的无线远程数据采集提供了一种手段,具有很好的工程意义。
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