基于无线通信的数据采集及故障诊断系统研究

摘要

传统的基于有线网络的数据采集系统由于布线复杂、难以扩展等问题，无法适应一些特定场合中的应用。本文基于有线网络的困境，结合现场数据采集及监测系统的具体业务需求，设计并实现了基于ZigBee网络的环境数据采集系统和基于GPRS网络的远程数据采集传输系统。在采集现场由传感器组成ZigBee网络，由服务器对传感器节点进行轮询采集并进行设备控制，有效解决了现场难以布线的问题。由GPRS网络实现远程数据采集，并设计多通道传输算法，扩展网络带宽，优化大量采集数据的远程传输机制。
　　 本文针对海量采集数据的管理，对数据库设计采用分表和分区等优化方式，提高系统的存取效率。提出基于二级缓存的历史数据转移存储方案，减轻实时系统的负担，有利于采集系统长期稳定运行。为有效解决采集系统设备故障问题，提出了基于时间序列数据挖掘的故障诊断方法，使系统具备智能的故障诊断能力，加强了系统健壮性。对系统主要模块的运行和测试结果表明，系统已实现无线通信等各业务功能，并具备一定的故障诊断能力。

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致谢

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3课题研究意义

1.4本文的组织与结构

第2章 无线通信与数据挖掘原理

2.1无线通信技术

2.1.1无线通信技术概述

2.1.2移动通信技术

2.1.3 WLAN宽带接入技术

2.1.4 ZigBee短距离无线通信

2.2数据挖掘技术

2.2.1数据挖掘技术的兴起和发展

2.2.2数据挖掘与数据库

2.2.3基于时间序列的数据挖掘方法

第3章 系统设计关键问题的研究

3.1系统结构设计

3.2多通道QOS保障传输算法

3.2.1带外控制传输方法

3.2.2多通道分片并行传输算法

3.2.3多碎片合并传输算法

3.2.4优先级自适应传输算法

3.2.5多通道断点续传算法

3.3海量数据存储管理优化

3.3.1大文件存储技术

3.3.2海量记录存储技术

3.3.3基于二级缓存的历史数据转储方案

3.4基于时间序列挖掘的故障诊断算法

3.4.1算法思想

3.4.2算法描述

3.4.3算法仿真结果

第4章 系统设计实现及测试

4.1系统开发平台

4.2基于ZigBee的数据采集服务端设计与实现

4.2.1系统需求定义与功能分析

4.2.2前台主控模块

4.2.3数据采集与控制模块

4.2.4远程数据模块

4.2.5关系数据库设计

4.2.6系统测试

4.3基于GPRS的远程数据采集服务端设计与实现

4.3.1系统需求定义

4.3.2服务器框架设计与实现

4.3.3前台模块设计

4.3.4数据传输模块设计与实现

4.3.5系统数据库设计

4.3.6无线通信及数据传输性能测试

4.4海量数据库优化与实现

4.4.1分区表设计

4.4.2二级数据转储实现

4.4.3数据库优化性能测试与分析

4.5基于数据挖掘的故障诊断模块

4.5.1诊断模块实现

4.5.2故障诊断性能测试和分析

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

作者简历