基于ZigBee的电推船舶电气设备过热监测系统设计

摘要

电力推进船舶的电气设备在安全航行中起着非常重要的作用，及时预测电气设备的运行故障对于保证海上人命安全和财产安全具有重要意义。在电力推进船舶电气设备的故障中，过热是最初的表现形式，实现对电气设备温度的过热监测能够有效的预防设备故障。本文总结了能够实现电气设备过热监测的各种方法及优缺点和难度，设计了一种基于ZigBee的电力推进船舶电气设备过热监测系统，用于电力推进船舶电气设备的过热监测。
　　 系统在设计过程中，以TI公司的CC2430为主芯片，设计并制作了传感器节点和中心节点，构建了系统的硬件平台，采用可控传感器电源方案，实现了传感器节点的硬件节能；以ZigBee协议栈为中心节点和传感器节点的软件基础，设计了采集温度的应用程序和通信的数据帧格式，采用软件动态休眠节能和发射功率控制的方案，有效的延长了传感器节点的使用寿命；以NI公司的Labview测控软件为平台，设计了上位机的监测软件，对组建的电气设备过热监测系统在实验室条件下进行了综合在线测试，验证了系统的可靠性和可操作性。
　　 本课题所设计的基于ZigBee的电力推进船舶电气设备过热监测系统创造性的将ZigBee无线技术应用于船舶电气设备的过热监测，实现了电力推进船舶电气设备温度的精确测量，避免了高压电气设备有线测温的局限，达到了预防电气设备过热故障的目的，为电力推进船舶监测系统的应用提供了一种有效的解决方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景及研究意义

1.1.1电力推进船舶概况

1.1.2电气设备监测的发展

1.1.3本课题的研究意义

1.2无线传感器网络和ZigBee技术综述

1.2.1无线传感器网络的发展现状

1.2.2 ZigBee技术的发展及主要特点

1.3论文的主要研究内容

第2章电推船舶电气设备监测系统的总体架构和组网

2.1系统的总体设计方案

2.1.1系统的功能特点概述

2.1.2系统的设计要求

2.1.3系统的总体方案框架

2.2系统的组网过程分析

2.2.1 ZigBee协议栈简介

2.2.2中心节点组建网络的过程

2.2.3传感器节点加入网络的过程

2.3本章小结

第3章电推船舶电气设备监测系统硬件的设计与实现

3.1 ZigBee实现方案的选择

3.2中心节点硬件电路设计

3.2.1微处理器模块的设计

3.2.2 RS485通信模块的设计

3.2.3电源模块的设计

3.3传感器节点硬件电路设计

3.3.1电源模块的设计

3.3.2温度采集模块的设计

3.3.3地址设置模块的设计

3.3.4节点的屏蔽和抑制干扰措施

3.4本章小结

第4章电推船舶电气设备监测系统软件的设计与实现

4.1软件的总体结构以及实现的功能

4.1.1 ZigBee协议栈的工作过程

4.1.2系统软件的总体结构

4.1.3系统软件实现的功能

4.2中心节点的软件设计

4.2.1中心节点软件流程设计

4.2.2 RS485通信数据帧的设计

4.3传感器节点的软件设计

4.3.1传感器节点的程序流程

4.3.2温度采集模块的软件设计

4.3.3 ZigBee无线通信的数据帧结构

4.4传感器节点的节能控制

4.4.1传感器节点的休眠

4.4.2传感器节点的发射功率控制

4.5本章小结

第5章电推船舶电气设备监测系统的综合测试

5.1 Labview测控软件简介

5.2监测点地址分配及监控界面设计

5.3系统的综合测试

5.4本章小结

第6章总结与展望

参考文献

附录

致谢

研究生履历