基于无线传感器网络的振动监测设计

摘要

本文对机械振动在实际生产生活中的危害做了介绍。特别是在石油化工生产中，加强完善振动监测系统对于保证安全高效的生产有着重要的作用。对于无线传感器网络的本质与发展做出了描述，并结合盲源信号的振动分离技术设计一款基于无线传感器网络的振动监测模块。对盲源信号的振动分离技术进行了介绍，并对其中的ICA优化算法进行重点分析。结合对于机泵振动监测的工业要求制定设计方案，对于传感器模块和数据汇聚模块进行了分别设计并组合在一起，完成无线传感网络的振动监测模块。因实际应用中的环境相对复杂，在振动监测模块选择了具有超低功耗，并满足工业技术要求的ST加速度传感器L2S2DH，在无线串口通信模块里选择了SM501D模块。对于两个模块的元器件的性能、主要参数和优缺点进行了详细的描述。在完成主要设计后对于设计方案进行了优化改进。机泵的振动情况通过振动监测模块获取振动信号，以无线传输系统进行汇总，并通过机泵巡检系统里应用的盲源信号振动分离技术进行数据处理，对振动趋势，振动波形，振动频谱等一系列振动信息进行展示，通过对振动信息的读取就可对机泵的振动情况和可能面对的故障情况进行了解，并提前做好防护工作。基于无线传感网络的振动监测模块与机泵巡检系统共同作用，对实际的机泵巡检系统进行了必要的介绍并对应用机泵巡检系统进行设备检测分析流程和分析情况进行说明。

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摘要

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缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 无线传感器网络的发展现状

1．3 典型的无线传感器网络结构和网络拓扑

1．3．1 网络结构

1．3．2 拓扑结构

1．4 发展趋势

1．5 本文主要工作与论文结构

1．6 本章小结

第二章 振动信号检测

2．1 信号处理和分析在机械工程振动中的作用

2．1．1 对于第一类振动信号的处理方法

2．1．2 对第二类信号的处理方法

2．2 盲源分离基本理论

2．2．1 盲源分离的发展情况

2．2．2 独立分量分析

2．2．3 盲源分离模型

2．2．4 盲源分离的预处理方法

2．3 盲源分离的独立性判据

2．3．1 非高斯性极大

2．3．2 互信息量最小

2．3．4 非线性不相关

2．4 ICA优化算法

2．4．1 批处理算法

2．4．2 自适应算法

2．4．3 逐层分离法

2．5 本章小结

第三章 设计方案

3．1 设计方案

3．1．1 功能及性能要求

3．2 数据汇聚模块

3．2．1 功能及性能要求

3．3 SM501D无线串口通信模块

3．3．1．SM501D无线串口通信模块的特点

3．4．2．SM501D型无线通信模块的使用方法

3．4．3 通信速率、接口、数据格式的设定

3．3．4．SM501D型无线模块的组网应用

3．3．5 SM501D型的技术指标

3．4 技术规范

3．5 本章小结

第四章 振动监测系统网络

4．1 系统网络

4．2 机泵巡检系统

4．3 设备监测分析

4．3．1 查看设备

4．3．2 查看振动信息

4．3．3 查看振动趋势

4．3．4 查看振动波形

4．3．5 查看振动频谱

4．3．6 查看振动瀑布图

4．3．7 查看多时域波形

4．4 查看包络解调

4．5 倒谱分析

4．6 本章小结

第五章 结束语

参考文献

致谢

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