基于ZigBee技术的轴承温度监控系统

摘要

滚动轴承状态的好坏直接关系到轧钢机运行的质量。为解决轴承故障时，因温度升高出现的“烧轴”、轧辊损坏、轴承箱爆炸等问题，本文提出一种基于ZigBee无线通信技术的轴承温度监控系统设计方案，实现了轴承温度的实时检测和异常情况报警。 ZigBee作为一种新兴技术，在军事、工业、医疗等领域有着越来越广泛的应用，其低成本、低功耗、低速率等特点成为轴承温度检测系统数据传输中最合适的通信方式。在分析了轴承状态检测技术的发展和ZigBee协议结构的基础上，设计了适用于轴承工作环境的网络拓扑结构，并构建了以底层传感器节点和上层Coordinator节点为核心的网络结构。选用Jennic公司JN5139 ZigBee模块构建系统数据传输平台，对所构建的网络数据传输系统进行软件开发。对安装在轴承座内的数据采集模块在硬件和软件上进行了低功耗设计，使其能长期安全地运行。建立以ATmega8为核心的监控系统，实现对所测轴承温度的实时显示、参数设置和声光报警等功能。此外，还可连接上位机建立友好的人机交互界面，方便日后数据的存储与查询。 经过样机实验本系统测温准确、稳定可靠，可持续运行半年之久。本文所设计的轴承温度监控系统采用自动在线监测的方式弥补了传统的离线定期监测方式不够准确、实时性不强等不足，采用ZigBee无线通信技术，可实时准确地监控多个轴承温度，为轴承故障检测及预防提供了一种新的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1状态监测技术

1.1.1状态监测技术的发展与系统构成

1.1.2滚动轴承的状态监测系统

1.2无线数据通信技术

1.2.1几种无线通信技术的比较

1.2.2 ZigBee技术简介

1.2.3 ZigBee的适用条件和应用领域

1.3选题背景及本文主要研究内容

2 ZigBee网络结构及协议分析

2.1 ZigBee网络中的结点和网络拓扑结构

2.2 ZigBee协议体系结构

2.3 ZigBee协议API

3温度监控系统总体设计

3.1轴承温度检测

3.2无线轴承温度监控系统总体设计方案

3.2.1系统实现目标及需求分析

3.2.2系统构成及配置

3.2.3系统平台的选择

4数据采集与传输模块研制

4.1核心ZigBee芯片JN5139

4.2数据采集与传输模块硬件设计

4.2.1温度采集

4.2.2电压采集

4.2.3数据传输模块

4.2.4低功耗在硬件方面的实现

4.3网络数据传输系统软件设计

4.3.1 ZigBee网络设备前端开发流程

4.3.2总体软件结构

4.3.3设备初始化程序

4.3.4传感器节点数据采集与发送程序

4.3.5 Coordinator节点的数据接收程序

4.3.6低功耗在软件方面的实现

5监控系统研制

5.1监控系统总体结构

5.2以ATmega8为核心的监控终端设计

5.2.1显示电路

5.2.2按键电路及参数设置流程

5.2.3声光报警电路

5.3上位机软件设计

6实验结果及测试分析

6.1功耗测试分析

6.2使用性测试

6.3密封性测试

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢