论文部分内容阅读
作为一项新的技术概念无线传感技术的快速发展使其在消费电子业、农作物监控、牲畜健康监控和医疗服务等多个领域得到了大量的应用。在各种工厂环境中,无线局域网技术作为工作人员之间的通讯信息传输工具得到了广泛的使用。同时,射频识别技术(RFID)作为电子标签在服务行业中的公交系统、人员身份识别系统也有广泛的使用。在设备监测方面,现在国内还是采用现场布线或者手持设备对设备的运行状况进行判断。由于在电厂车间中使用有线技术会带来成本高,线缆老化,布线困难,占用空间大等问题,使用手持设备占用工作人员较长的时间,而且不能达到实时监测的目的。本课题基于中国与加拿大政府间科技合作项目:基于无线感知网络的核电站设备运行和健康状况监控装置和系统研发作为项目背景,显而易见的提出了将无线传感技术应用于电厂旋转设备运行状况监测的需求。对比了现有适合于电厂车间环境下的主流无线通信技术之间的特点:WIFI(IEEE802.11标准)的无线局域网技术、bluetooth(IEEE802.15.1标准)和ZIGBEE(IEEE802.15.4标准)的无线个域网技术。在电厂车间中旋转设备运行状况的信息具有信息周期性比较确定,非周期性干扰信息不确定,信息长度长短不一等特点。而使用WIFI(IEEE802.11标准)的无线局域网技术和bluetooth(IEEE802.15.1标准)具有芯片成本较高,需要购买通信协议的序列号,没有独立的线缆电源供电的情况下工作时间较短,不能进行独立mesh组网等劣势。综合对比之后选用低功耗,无需购买序列号,芯片成本低,协议代码开源的基于ZIGBEE(IEEE802.15.4标准)标准作为电厂旋转设备监测主体。本文主要研究无线传感技术在监测电厂的旋转设备运行状况的应用,特别是针对核电厂环境下的旋转设备运行时产生的振动和声音方面的监测,提出了构建基于ZIGBEE(IEEE802.15.4标准)的电厂旋转设备运行状态监测系统,并围绕其进行了相关监测模块的硬件和软件方面的研究,研究内容概括如下:1.讨论了无线传感技术的特点以及将其应用于电厂旋转设备运行状况监测领域面临的问题,分析了电厂旋转设备运行时的状况,针对此状况提出了监测模块的功能需求,设计了基于无线传感技术的旋转设备监测原型。2.采用ATmega8微处理器和ADXL330加速度传感器实现了旋转设备振动监测模块硬件平台开发,并完成其硬件调试工作;在软件部分实现了加速度信号的各项处理,得出了旋转设备振动时的重要指标:振动烈度、振动频率。3.采用CEL公司研发ZIC2410芯片作为旋转设备声音监测模块的核心,自行实现了采集模块的硬件开发,并完成其硬件的调试工作;在软件方面根据提供的相关协议栈各项函数实现了对旋转设备发出的声音状况进行了采集和还原,并设计实验实现了抗环境噪声干扰和两个发射源的声波分离功能。