论文摘要
中大型电机的运行状态监测对电机安全运行具有重要意义,能够向运行维护人员提供必要的信息,既可避免由于设备突然损坏,停止运行带来的损失,又可充分发挥设备的作用。无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息,是现今学术界和工业界的研究热点,在军事和民用领域有着非常广阔的应用前景。本文提出电机运行状态监测的新的方案,采用无线传感器网络替代传统的有线网络对电机进行监测。首先介绍电机运行状态监测系统以及无线传感器网络的国内外研究现状。然后提出新型的基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统的总体设计,包括系统设计框架、频率选择、拓扑选择、数据链路层协议以及网络层协议等。从提高系统监测可靠性与及时性考虑,本设计采用了Slotted CSMA/CA机制以及基于定向洪泛的路由策略,在很大程度上减少了网络中的冗余信息,提高了通信速度。随后,本文介绍了基于ATmega128L以及CC2420芯片的无线传感器网络的传感器节点硬件的设计和实现。在硬件设计中,对电源管理模块进行改进,采用电池与交流电源两种供电方式,使其更好的适应电机运行状态监测系统的工作环境。然后本文以IEEE 802.15.4标准为基础分析设计了基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统的节点软件,分别从系统启动、数据采集、数据发送与接收、串口通信等方面来实现,并从数据链路层控制机制以及网络层路由选择上对系统的效率进行优化。最后,对本系统的实验数据进行了详细的讲解与分析,验证了系统的可行性。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 电机运行状态监测系统国内外研究现状1.1.1 中大型电机运行状态监测的意义1.1.2 中大型电机运行状态监测方法国内外现状研究1.1.3 中大型电机运行状态监测系统设计国内外研究现状1.2 无线传感器网络国内外研究现状1.2.1 无线传感器网络的研究与发展1.2.2 无线传感器网络的应用领域1.3 本课题研究意义及主要研究内容1.3.1 本课题研究意义1.3.2 本课题研究内容及章节安排2 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统研究与设计2.1 中大型电机运行状态监测系统设计方法研究2.2 无线传感器网络的设计方法研究2.2.1 无线传感器网络设计过程2.2.2 传统无线传感器网络的设计框架2.3 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统设计2.3.1 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统特性2.3.2 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统设计思路2.3.3 系统频段选择2.3.3.1 无线传感器网络的频段分析2.3.3.2 系统通信频段选择2.3.4 系统拓扑方式2.3.5 系统通信标准设计2.3.6 数据链路层设计2.3.7 路由协议设计2.4 本章小结3 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统硬件设计3.1 硬件总体结构3.2 硬件电路设计3.2.1 电源管理模块3.2.2 传感器模块3.2.3 处理器模块3.2.3.1 处理器模块元件主要参数3.2.3.2 数据存储电路设计3.2.3.3 处理器模块电路设计3.2.4 无线通信模块3.2.4.1 CC2420 主要参数3.2.4.2 无线通信模块信号发送与接收3.2.4.3 CC2420 与处理器模块通信3.2.4.5 无线通信模块电路设计3.2.5 接口电路模块3.2.5.1 JTAG 接口电路3.2.5.2 RS232 串口通信接口电路3.3 本章小节4 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统软件设计4.1 软件开发环境4.2 软件设计需求分析4.3 CC2420 启动4.4 系统初始化4.5 串口通信4.6 AD 数据采样4.7 数据包发送4.8 数据包接收4.9 MAC 层软件设计4.10 网络层软件设计4.11 本章小结5 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统实验结果分析5.1 无线传感器网络实验结果及分析5.1.1 无线传感器网络MAC 层CSMA/CA 实验结果及分析5.1.2 无线传感器网络路由实验结果及分析5.2 基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统监测结果及分析6 本论文研究总结与前景展望6.1 本论文研究总结6.2 前景展望参考文献致谢攻读学位期间发表学术论文
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标签:无线传感器网络论文; 电机运行状态监测论文; 定向洪泛论文;