無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡作為一種全新的信息獲取和處理系統(tǒng),具有自組織、自適應、部署靈活、可擴展、智能處理等特點,用來構建無線、分布式機械設備故障診斷系統(tǒng),能夠彌補有線診斷系統(tǒng)在某些應用中布線復雜、部署成本較高、維護性和擴展性差等缺點,如實現(xiàn)密封、移動或旋轉部件的故障監(jiān)測以及使用過程中關鍵部件的振動、形變或裂痕擴大等故障檢測,具有巨大的工程應用價值。
　　然而,無線傳感器網(wǎng)絡應用于機械設備故障診斷領域,由于網(wǎng)絡帶寬十分有限,感知/傳送式的信息

2、處理模式不能滿足應用的需求,而能力和能量有限的節(jié)點如何實現(xiàn)機械故障復雜的數(shù)據(jù)監(jiān)測和信息報告是無線傳感器網(wǎng)絡中需要解決的首要問題。無線傳感器網(wǎng)絡必須使用感知/處理式的信息處理模式,利用數(shù)據(jù)融合技術,在各節(jié)點上對數(shù)據(jù)進行融合,才能減少網(wǎng)絡冗余數(shù)據(jù)和通信量、節(jié)省節(jié)點能量、提高信息收集效率和系統(tǒng)運行速度。因此,本文提出無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷,對于實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡機械設備故障診斷應用具有重要意義。
　　根據(jù)機械設備故

3、障診斷應用的特點,論文詳細分析無線傳感器網(wǎng)絡的機械設備故障診斷系統(tǒng)需求,構建了無線傳感器網(wǎng)絡多級分層信息融合機械故障診斷體系結構,將無線傳感器網(wǎng)絡信息融合分為數(shù)據(jù)級融合、特征級融合及決策級融合三個級別,討論無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件平臺以及機械故障診斷的無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的設計原則,分析了作為無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議首選的IEEE802.15.4協(xié)議及其采用的頻段特性和擴頻機制,介紹了以此為基礎的ZigBee協(xié)議規(guī)范特點。
　　討

4、論無線傳感器網(wǎng)絡多級分層信息融合的機械故障診斷方法,給出了WSNs多級分層融合的故障診斷框架,終端節(jié)點對原始振動信息進行數(shù)據(jù)級融合以提取混合域特征集,簇頭節(jié)點對特征信息采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡進行特征級融合以得到模式識別結果,采用DS證據(jù)理論,網(wǎng)關節(jié)點對識別結果進行決策級融合以評估機械設備運行狀態(tài)。利用多級融合將計算任務分配給各層節(jié)點,有效地均衡傳感器節(jié)點計算負載,通過傳輸少量特征信息來替代大量原始振動信號傳輸,降低網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸總量,節(jié)省網(wǎng)絡

5、帶寬,降低網(wǎng)絡能耗。
　　設計出一套完整的無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷系統(tǒng),采用雙核心WSNs-G2.2節(jié)點硬件平臺,開發(fā)一套高效低復雜度嵌入式信號處理單元,使得節(jié)點具有振動數(shù)據(jù)實時融合能力,采用海量存儲系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理,實現(xiàn)大量振動數(shù)據(jù)實時存儲與有效管理,設計出各層節(jié)點數(shù)據(jù)融合軟件,構建機械故障診斷無線傳感器網(wǎng)絡分層網(wǎng)絡監(jiān)測架構,對多級融合命令包和數(shù)據(jù)包的傳輸格式進行規(guī)范和說明,開發(fā)上位機監(jiān)測平臺,并通過實驗表明該