面向機械振動監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量節(jié)點組成，這些節(jié)點通過無線通信的方式形成自組織監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，最后通過自組織無線通信網(wǎng)絡傳送到用戶終端，從而對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起支撐作用。無線傳感器網(wǎng)絡在軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、智能交通和智能家居等領域已經(jīng)有非常廣泛的應用，由于在機械振動監(jiān)測領域面臨機械振動信號高速拾取、高精度同步采集、可靠數(shù)據(jù)存儲與傳輸、片上處理能力、

2、能量供應以及缺少一套適合于機械設備狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)的問題，使得其應用受阻，一旦這些問題得到解決，無線傳感器網(wǎng)絡在機械振動監(jiān)測領域?qū)⒂蟹浅４蟮膽脻摿?。本文圍繞上述問題展開研究，主要工作如下。
　　論文設計了雙處理器架構(gòu)的節(jié)點硬件設計方案，采用Cortex M3內(nèi)核的32位ARM處理器的STM32和低功耗無線射頻芯片CC2430為核心，搭配16bit分辨率的ADC采集芯片和MEMS加速度傳感器，實現(xiàn)了機械振動信號的高速高精度采集；集成

3、大容量的Micro SD作為數(shù)據(jù)存儲設備，采用先存儲后傳輸?shù)姆桨福瑥亩鉀Q了高速數(shù)據(jù)存儲的問題；選用大容量鋰電池，設計了混合式供電系統(tǒng)，滿足節(jié)點對電源質(zhì)量的要求，并對各用電模塊采用動態(tài)電源管理的方式，有效的降低了節(jié)點的運行功耗。
　　在上述硬件平臺上，節(jié)點軟件移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)，有效的對節(jié)點任務合理調(diào)度和管理，降低了模塊之間的耦合性，提高了程序的移植性和開發(fā)速度；移植了文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)以文件的格式保存在SD卡上，更方便實行采集

4、數(shù)據(jù)的檢索和管理；另外，設計了機械設備振動信號片上處理軟件，有效的減少了數(shù)據(jù)傳輸通信量。
　　基于上述設計的無線傳感器網(wǎng)絡機械狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點的軟硬件平臺，結(jié)合課題組其他成員設計的無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議和上位機監(jiān)測軟件，實現(xiàn)了多節(jié)點的自組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸，形成了一個完整的無線傳感器網(wǎng)絡機械設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并對監(jiān)測系統(tǒng)進行了實驗和應用。
　　文章的最后對于本文的工作進行了總結(jié)和展望，希望隨著工作的進一步深入，使得無線傳感器網(wǎng)絡機械振動監(jiān)