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基于无线传感器网络的化工装备数据采集技术研究

胡加强  
【摘要】:流程工业生产是现代社会经济发展的重要支柱,其产品涵盖了现代人类生产生活的各个领域,已经成为人类生产生活必不可少的一部分。然而,在设备生产运行过程中,如何有效地实现过程控制与安全性监测,一直是生产企业,甚至是社会关注的重点。人为定期地停机检查方式已不再适合自动化连续生产体系的需要,而且传统的有线式传感测控系统存在布线复杂、网络维护困难等缺点,也逐渐难以满足特殊生产环境的需要。无线传感器网络的研究与发展,使其在众多领域的实际应用中已经突显出巨大潜力。 本文采用先进的无线传感网络技术和计算机测控技术,对化工装备状态实时监测的技术和方法进行了研究,初步开发设计了基于无线传感器网络的化工装备运行状态数据采集与监控系统。该系统以无线传感器网络代替传统有线式传感测控系统,集数据采集、数据分析与处理、信息显示、数据远程共享功能于一体,可以较好的满足化工装备运行状态实时监测的需要。 本文的研究工作主要有以下几个方面: 1、总结了设备状态监测技术和无线传感器网络技术的研究与应用现状,提出了-种基于无线传感器网络和有线以太网相结合的化工装备状态监测系统,对该异构网络的整体结构了讨论,并详细分析了各组成部分的功能与实现途径;此外,对系统的路由算法以及现场级节点通信能力等关键技术进行了论述和分析。 2、按照功能作用将无线传感器网络设备分为两大类,即现场级无线传感器节点和车间级网关节点,分别分析和设计了两类传感器的软硬件功能并进行了实现;采用Zigbee技术,实现了基于Zigbee协议的自组织无线传感器网络的组建与室内温度数据采集功能。 3、根据化工装备状态监测系统的总体架构,开发设计了基于虚拟仪器软件LabVIEW2011的监测中心上位机软件平台系统,利用仿真信号,模拟验证与实现了对网关设备上传的设备状态数据的各种处理功能,包括采集、显示、分析、存储以及远程数据共享与发布等。 4、分析了数据融合对于资源有限的无线传感器网络的重要意义,通过基于算加权平均的分批估计法以及基于哈尔小波变换算法,结合仿真信号数据,分别对多个传感 5、器值进行数据融合分析,并讨论了数据融合对于获取较为准确的传感器采样值、,减少数据通信量和减少或消除外界干扰的作用。


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