旋轉(zhuǎn)機(jī)械無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì).pdf

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

2、備成本和功耗低、體積小、安裝簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，并且具有高效拾取三維空間高頻振動(dòng)信號(hào)、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)量和可靠傳輸數(shù)據(jù)等性能。現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)大多硬件性能不高和功能不匹配，或者單個(gè)節(jié)點(diǎn)體積大、成本和功耗過(guò)高，很難滿(mǎn)足旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。
　　本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，使用這種節(jié)點(diǎn)可以監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)情況。在硬件平臺(tái)搭建方面，節(jié)點(diǎn)采用模塊化設(shè)計(jì)，方便各個(gè)模塊的維護(hù)和升級(jí)。節(jié)點(diǎn)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(jiǎn)化了傳統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)采集調(diào)理電路復(fù)雜、布線繁復(fù)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間振動(dòng)信號(hào)的精確采樣;為了保存來(lái)自傳感器的大量原始數(shù)據(jù)和緩解無(wú)線傳輸壓力，節(jié)點(diǎn)外加SD存儲(chǔ)卡暫存數(shù)據(jù);采用支持ZigBee無(wú)線通信的CC2530芯片完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，同時(shí)利用其內(nèi)部集成的增強(qiáng)型8051內(nèi)核作為整個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制和處理核心，進(jìn)一步降低了節(jié)點(diǎn)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(jì)對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的硬件模塊，使用C語(yǔ)言編寫(xiě)各驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。然后將

4、驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序嵌入到協(xié)議棧，并對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行修改和簡(jiǎn)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(diǎn)中，軟硬件配合完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、組網(wǎng)和無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械安裝采集裝置時(shí)空間有限、條件復(fù)雜以及本身振動(dòng)信號(hào)方向不可預(yù)判，研究和設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械專(zhuān)用的無(wú)線傳感器振動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，并組織實(shí)驗(yàn)測(cè)試節(jié)點(diǎn)在信號(hào)采集、無(wú)線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴男阅?。最后通過(guò)對(duì)研究工作的總結(jié)、分析，列出節(jié)點(diǎn)需要完善和改進(jìn)的地方，明確