基于无线传感网络的旋转机械振动状态监测系统设计

摘要

对旋转机械设备的状态监测可提高设备的安全性、可靠性和可用性，面对传统有线监测系统的不足提出了基于无线传感网络的机械振动监测系统。无线传感网络在机械振动监测领域面临高频信号拾取、高精度数据采集、数据的存储与可靠传输、能量供应等问题，如果可以很好的解决这些问题，基于无线传感网络的旋转机械振动监测将具有良好的应用前景。本文的主要工作将围绕上述部分问题展开研究。
　　论文首先以无线旋转机械振动监测系统的硬件分析与设计入手，监测节点和基站节点都采用了高性能的STM32作为控制中心和高集成度的Si4463作为无线收发核心；监测节点以高精度、大量程、宽带宽的MEMS加速度传感器搭配16bit分辨率的ADC采集芯片，实现了振动信号高频、高精度采集；以大容量的FLASH作为数据存储设备，采用先存储后传输的方案，从而解决了高速数据采集与低速无线传输的矛盾。
　　基于系统的硬件平台，节点软件通过嵌入μC/OS-Ⅱ实时操作系统对任务合理调度和管理；基于Visual Basic6.0开发工具设计了一个具有命令控制、数据波形显示、网络拓扑结构显示的适用于旋转机械振动监测上位机软件；改进了无线机械振动监测模式下的网络组织方式、数据可靠传输模式以及相应的数据包传输格式。
　　基于无线传感网络旋转机械振动监测系统，对数据可靠传输进行了验证，并与传统的有线振动传感器进行对比试验来验证本监测系统的性能。通过测试可见，本文所设计的旋转机械无线振动监测系统可以满足对旋转机械振动状态的监测的要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 旋转机械振动无线传感网络监测研究现状

1.3 本文的结构安排

第2章 旋转机械无线监测系统的硬件设计

2.1系统平台总体设计方案

2.2 无线振动监测节点的设计

2.3 无线振动基站节点的设计

2.4 本章小结

第3章 旋转机械无线监测系统的软件设计

3.1 监测软件设计总体方案

3.2 节点嵌入式操作系统移植

3.3 节点软件系统设计

3.4 上位机监测软件设计

3.5 本章小结

第4章 无线通信协议设计

4.1 无线通信协议的关键问题

4.2 拓扑结构的优化设计

4.3 无线通信的可靠传输

4.4 无线网络数据包格式设计

4.5 本章小结

第5章 系统调试与实验

5.1 系统调试

5.2数据可靠传输测试

5.3系统性能对比测试

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢