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振动信号无线监测的数据压缩算法与能效分析

刘锁  
【摘要】:振动在动力机械工作过程中普遍存在,必须对这些设备进行状态监测以保证生产作业安全,进行监测时经常用到由许多无线传感器节点组成的无线传感器网络。通过传感器节点采集设备振动信号,借助无线网络传输技术将大量的振动数据传送到数据处理和信号分析中心。由于振动信号的动态特点,在海量的振动数据无线传输过程中必然要消耗许多能量,为此一般采用合适的数据压缩算法减少数据传输量,然而,数据压缩一方面减少了数据传输量,同时也增加了节点的能量消耗,因此,对于能量有限的节点来说必须考虑这两者之间的能量平衡问题。本文根据动力机械振动信号特征,考察了常用压缩算法的压缩特点,提出了一种联合压缩算法来提高压缩率,并研究了振动传感器节点的压缩算法能效评估方法,对两种典型的数据压缩算法以及新的联合压缩算法结合硬件环境进行了能效评估。研究表明,采用压缩算法减少了传输数据量的同时,数据处理能耗也增加了,因此必须选择合适的压缩算法来平衡好两者之间的关系。由于振动数据含有大量的噪声,可以采用有损压缩算法在保留有用信号的同时又滤除噪声,从而获得较高的能效以及压缩比。


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