面向机械振动监测的无线传感器网络结构

为了将无线传感器网络应用于机械振动监测中,提出了一种面向机械振动监测的多数据汇集点的无线网络拓扑结构,以降低数据汇集点的传输负载,增加网络的数据传输速率,平衡网内能量耗散。利用通用无线传感器网络硬件平台,设计实现了网络传输协议和相关辅助机制,构建了无线振动监测试验平台,通过实测试验评估了多数据汇集点网络结构的传输性能。结果表明,利用多数据汇集点的无线传感器网络拓扑结构可以满足1 kH z采样得到的振动数据连续传输要求。

基于无线传感器网络的机械振动监测模式

分析了无线传感器网络在机械振动监测应用中所需要解决的关键技术,对无线传感器网络的数据传输机制、网内时间同步机制以及数据传输的可靠性等方面进行了研究,形成了测振传感器与无线传感器节点相结合的监测模式,根据该监测模式构建实验平台进行了振动信号实测实验,并与有线振动信号测试分析方式进行了对比分析,结果表明,基于无线传感器网络的振动监测模式可以满足机械振动监测应用的基本要求。

机械振动监测中的无线传感器网络时间同步研究

通过分析多节点时间同步误差对机械振动监测的影响,得出机械振动监测中无线传感器网络时间同步方法应具有微秒级精度、低功耗以及多跳同步的特点。提出了一种低功耗的多跳时间同步方法,在已有单跳同步方法的基础上,使用基于贪婪启发式的算法来选取多跳同步方法中的参考节点对,从而将该单跳同步方法扩展到多跳同步。仿真与实验表明,所提方法与经典同步方法RBS具有相同的同步精度,并且大幅降低了同步能耗,可以满足机械振动监测的要求。

旋转机械振动监测48通道连续录波及海量数据存储系统的研制

以大型旋转机械多通道连续振动监测为应用背景,借鉴VX I/PX I技术,基于USB-IDE接口卡和FIFO-FIFO数据池缓冲传输方式,研制开放性、模块化、高性价比的旋转机械振动监测48通道连续录波及海量数据存储系统.详细介绍硬件功能模块的设计与开发,在智能仪器、军用ATE等领域具有广泛的适用性和可移植性.

无线传感器网络在机械振动监测中的应用

为了弥补目前基于有线连接机械振动监测系统中的线缆布设复杂、成本高、可维护性差、系统灵活性差等一些不足,把无线传感器网络引入机械振动监测中,并采用基于关系矩阵的数据融合算法解决机械振动监测中数据量大的问题。实验表明:关系矩阵数据融合算法可以在有效提高监测精度的同时减少传输的数据量。无线传感器网络可以实现对被监测设备的实时监测,使工作人员及早发现被监测设备的故障。

机械振动监测简介

工程师们总是利用他们的聪明才智来使他们的工作变的容易些，在工业革命后这方面进展更快了。因为人类能够使用机械、电力甚至更复杂的形式来减轻劳动。直到现在，人们还在努力以尽可能小的生产劳动来制造合格的产品。

火电厂大型旋转机械振动监测系统中PROFIBUS从站设计

针对现有火电厂大型旋转机械振动检测系统的缺点和未来发展趋势,使用通信模块集成芯片SPC3,利用PROFIBUS协议实现了旋转机械振动监测系统中的网络模块,设计了Profibus-DP从站,使系统中众多监测模块组成网络,实现整个监测系统的网络化与数字化。

面向煤矿设备维护的机械振动监测分析

在煤矿开采运输过程中,设备作为一个不可缺少的参与要素,其维护工作与机械振动监测对保障煤矿生产顺利高效进 行具有非常重要的影响。良好的设备维护与高效准确的振动监测,是保证设备正常工作的有效方法。为了实现上述目标,本 文对煤矿设备维护系统的功能结构进行了相应介绍,并对面向煤矿设备维护的机械振动监测系统设计进行了详细论述。

探究无线传感器网络的水轮机组机械振动监测系统

近年来,随着国家的分布式计算机技术、网络技术、传感器技术及芯片技术的迅速发展壮大,使得无线传感器网络在工农业、军事及数字化等多个领域都得到了更加广泛的应用。而水轮机组作为水电相关机构的主要发电设备,其长久稳定的运行对社会发展及民众的日常生活都有着至关重要的作用。本文将主要针对基于无线传感器网络的水轮机组机械振动监测系统展开具体的分析。

机械振动WSN比例补偿跨层同步采集触发方法

针对机械振动无线传感网络同步采集中的同步触发精度低问题,提出了一种比例补偿跨层同步采集触发方法。首先,基于跨层同步架构设计超宽带机械振动无线传感器网络节点,分析采集节点实际采集时钟构成;然后,使用单一硬件定时器作为采集控制时钟,跨层获取同步信息并进行同步触发延时控制;最后,根据周期性同步信息建立节点间的时间比例模型,根据采集节点上行链路时间比例对同步触发延时进行比例补偿,减小同步采集触发误差。实验结果表明,所提方法在单跳网络中同步采集触发误差均值为20 ns,最大值为50 ns,在两跳网络中同步采集触发误差均值为37 ns,最大值为76 ns,有效提高了机械振动无线传感器网络同步采集触发精度。

机械振动WSNs子带峰值自适应量化融合编解码方法

针对智能运维机械振动无线传感器网络多传感器传输振动数据时面临传输数据量大及传输效率低的问题,本文提出一种子带峰值自适应量化融合编解码方法。首先,传感器节点对原始数据进行离散余弦变换以确保子带能量集中;然后提取出子带DCT系数中的离群值,并用子带峰值自适应量化方法对其进行量化以减少数据失真;最后,用字节融合与比特融合方法将多传感器的量化数据进行融合拼接以减少数据冗余。将提出的方法与其他数据压缩方法进行对比以验证本文方法的性能。实验结果表明,该方法在8个节点同时采集传输的机械振动无线传感器网络中,数据压缩比为8.335时,重构信噪比为20.4863 dB,节省37.2%的传输时间,可以有效实现信道资源受限的机械振动无线传感器网络多传感器振动数据的融合压缩。

机械振动WSN大量数据自适应传输控制方法

针对机械振动无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)在传输大量数据时,每个数据包均采用确认方式传输导致高传输能耗的问题,提出了一种大量数据自适应传输控制方法。首先,通过数据分组检测机制减少传输确认帧带来的额外能耗,并通过试验确定最佳分组数量,避免浪费WSN节点有限的存储资源;其次,利用帧控制域特定标志位实现丢包状态通知,在不引入额外数据帧的情况下告知发送节点丢包状态,避免反馈信息包下发冲突,并优化反馈信息包的退避指数,降低丢包节点因反馈信息包下发延迟导致的侦听能耗;最后,通过最小二乘法拟合丢包率与链路质量指示的关系,节点根据当前传输链路质量自适应选择最佳传输模式。试验结果表明,所提传输方法可有效降低数据传输能耗并提升传输速率。

机械振动WSNs子带多阶层自适应量化数据压缩方法

针对资源受限的机械振动无线传感器网络传输大量振动数据时导致的内存空间消耗大及传输效率低等问题,提出一种子带多阶层自适应量化数据压缩方法。首先,传感器节点对原始数据进行分块离散余弦变换以确保子带能量集中;然后,采用子带多阶层自适应量化方法对分块变换数据进行量化以减少数据失真,提高重构数据精度;最后,为进一步提升数据的压缩性能和效率,对量化数据进行2 bit过滤游程算术编码处理。将提出的方法与其他数据压缩方法进行对比以验证该方法的性能,试验结果表明,该方法可以在资源受限的机械振动无线传感器网络节点中获得良好的压缩效果,对提高大量振动数据传输效率有重要意义。

机械振动无线传感器网络跨层同步采集方法

针对目前无线传感器网络性能偏低不能满足机械振动信号高精度同步采集需求的问题,提出了一种基于跨层设计的同步采集方法(SACD)。研究基于双核心设计的采集节点,提高任务调度实时性,降低采样间隔的抖动;实现帧起始定界符(SFD)的硬件跨层通信,避免命令传输过程中协议栈层与层、节点模块与模块之间的随机延时误差,提高时钟同步和同步触发精度;研究晶振频率偏移动态补偿方法,降低因采样间隔不相同导致的同步采集累积误差。实验结果表明,节点间最大同步触发误差的均值为1.107 2μs,最大值为1.28μs,连续采集10 s时的最大同步累积误差为7.54μs,能有效地提高机械振动无线传感网络同步采集精度。

机械振动无线传感网络数据分块无损压缩方法

针对目前机械振动无线传感器网络数据无损压缩方法效率低的问题,提出一种数据分块无损压缩方法,该方法主要由数据分割和数据编码组成。传感器网络节点首先对采集的振动数据进行分块处理,利用子带能量自适应量化方法压缩原始数据,以量化压缩数据完成对原始信号的预测;然后将量化数据还原,计算预测差值矩阵;最后,采用线性预测、自适应零游程编码和Range编码对量化压缩数据和差值矩阵进行编码,进一步去除数据冗余。将提出的数据分块无损压缩方法的压缩性能与其他无损压缩方法进行对比,实验结果表明该方法能在资源受限的无线传感器网络节点上有效实现机械振动信号的无损压缩。

机械振动无线传感器网络数据分块大小研究

机械振动无线传感器网络节点因存储容量有限、信道带宽窄导致节点需将高采样频率下产生的大量振动数据进行分块存储、读取与发送,而数据分块大小将直接影响数据存储、读取与发送能耗。为研究各过程数据分块大小与能耗的关系,首先通过实验得出数据存储、读取与发送过程中工作电流、工作时间与数据分块大小间离散关系;然后利用最小二乘法对离散关系进行线性拟合,建立各过程能耗数学模型,结合处理器自身存储容量与通信协议物理层载荷等限制因素,得出使各过程能耗最低的数据分块大小。对比实验结果表明,各过程均采用最优数据分块大小能有效降低机械振动无线传感器网络节点能耗。

低功耗机械振动无线传感器网络节点结构设计

针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题,提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号,简化电源及调理电路;采用通带可调的开关电容低通滤波器,实现低功耗动态抗混叠滤波;在充分考虑存储速度的前提下,采用低读写电流的外部Flash存储芯片实现连续、高速数字信号流的存储;采用片上系统级芯片作为整体控制核心,集采集、存储、无线传输于一体,在保证机械振动信号采集性能的同时,极大的减小节点体积与功耗。对比实验结果表明基于该低功耗硬件结构的机械振动无线传感器网络节点具有较低的功耗水平。

基于跨层设计的机械振动WSNs同步采集多跳累积误差控制方法

针对机械振动无线传感器网络跨层同步采集精度随网络深度增加而急剧降低的问题,建立同步采集关键同步信息传输模型,分析多跳同步误差累积机理,得出嵌入式软件调度实时性不高、晶振随机抖动及无线链路随机迟滞是多跳误差累积主要原因。由此提出基于跨层设计的机械振动无线传感器网络同步采集多跳累积误差控制方法:提出多路硬件跨层设计消除嵌入式软件调度迟滞影响,提高同步任务实时性;采用高精度有源晶振抑制晶振随机抖动;建立无线链路跨层传输随机迟滞数学模型,采用回归分析方法校准由此导致的同步信息随机抖动及传输时延计算误差,提升同步采集精度。最后组建4跳网络进行同步采集对比试验,实验结果表明多跳累积误差得到有效抑制。

机械振动WSNs最小二乘发射功率自适应控制方法

机械振动无线传感器节点为了保证数据传输的可靠性采用最大发射功率,导致部分传感器节点传输能耗浪费。针对此问题,提出了一种无线传感器节点最小二乘发射功率自适应控制方法。首先,传感器节点在机械振动监测中进行簇内通信获得发射功率与链路质量的离散关系;其次,采用最小二乘法对离散数据进行线性拟合,建立数据可靠、节能传输的最小二乘发射功率自适应数学模型;最后,结合链路质量指示阈值计算出节点间数据传输的最优发射功率。对比实验结果表明,采用最小二乘发射功率自适应控制方法能有效降低机械振动无线传感器节点的传输功耗。

ADXL345在机械设备振动监测中的应用

对振动信号进行在线监测和分析是机械设备故障诊断的重要手段,为了及时监控机械设备故障,采用三轴加速度计ADXL345和单片机技术相结合设计可对机械设备振动进行实时检测的了一种监控装置,本文详细描述该装置的硬件和控制软件实现。