旋轉(zhuǎn)機械無線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動監(jiān)測節(jié)點的設(shè)計.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機械作為現(xiàn)代企業(yè)中的關(guān)鍵生產(chǎn)工具，其運行的可靠性和安全性是生產(chǎn)效率和生命財產(chǎn)的保障，旋轉(zhuǎn)機械的結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計加工、安裝調(diào)試和維護檢修等方面的原因和運行操作方面的失誤，使得機器在運行過程中可能會引起徑向、軸向和扭轉(zhuǎn)三個方向的空間振動，方向不可預(yù)判，這些振動是造成設(shè)備損壞的主要原因，也是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的主要參數(shù)，是故障診斷的主要依據(jù)。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)監(jiān)測機械振動可以彌補傳統(tǒng)有線監(jiān)測系統(tǒng)的不足。針對監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機械的特定需要，節(jié)點應(yīng)當(dāng)具

2、備成本和功耗低、體積小、安裝簡便的特點，并且具有高效拾取三維空間高頻振動信號、實時存儲大數(shù)據(jù)量和可靠傳輸數(shù)據(jù)等性能。現(xiàn)有節(jié)點大多硬件性能不高和功能不匹配，或者單個節(jié)點體積大、成本和功耗過高，很難滿足旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測。
　　本文設(shè)計開發(fā)了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，使用這種節(jié)點可以監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機械振動情況。在硬件平臺搭建方面，節(jié)點采用模塊化設(shè)計，方便各個模塊的維護和升級。節(jié)點采用新型芯片式數(shù)字三軸加速度傳感器ADXL345構(gòu)成傳感采集模塊

3、，簡化了傳統(tǒng)振動信號采集調(diào)理電路復(fù)雜、布線繁復(fù)的問題，實現(xiàn)了對空間振動信號的精確采樣;為了保存來自傳感器的大量原始數(shù)據(jù)和緩解無線傳輸壓力，節(jié)點外加SD存儲卡暫存數(shù)據(jù);采用支持ZigBee無線通信的CC2530芯片完成數(shù)據(jù)的無線傳輸，同時利用其內(nèi)部集成的增強型8051內(nèi)核作為整個節(jié)點的控制和處理核心，進一步降低了節(jié)點成本和系統(tǒng)功耗。操作系統(tǒng)基于Z-Stack協(xié)議棧，軟件設(shè)計對應(yīng)節(jié)點的硬件模塊，使用C語言編寫各驅(qū)動程序和上層應(yīng)用程序。然后將

4、驅(qū)動和應(yīng)用程序嵌入到協(xié)議棧，并對協(xié)議棧進行修改和簡化，提高軟件的移植性和可操作性。最后協(xié)議棧成功移植到節(jié)點中，軟硬件配合完成數(shù)據(jù)采集、存儲、組網(wǎng)和無線傳輸，實現(xiàn)節(jié)點對振動信號的實時監(jiān)測。本文針對旋轉(zhuǎn)機械安裝采集裝置時空間有限、條件復(fù)雜以及本身振動信號方向不可預(yù)判，研究和設(shè)計旋轉(zhuǎn)機械專用的無線傳感器振動監(jiān)測節(jié)點，并組織實驗測試節(jié)點在信號采集、無線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴男阅堋Ｗ詈笸ㄟ^對研究工作的總結(jié)、分析，列出節(jié)點需要完善和改進的地方，明確