论文摘要
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由多个节点组成的面向任务的无线网络,节点的实质是集成有传感器、微处理器和通信模块的微型嵌入式系统,各节点之间通过某种协议自组成一个无线局域网络,能将采集来的数据融合优化并沿着一定的路径传送到信息处理中心。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术,通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测,由嵌入式计算资源对信息进行处理,并通过无线通信方式将信息传送至远程用户。无线传感器网络技术具有十分广阔的应用前景,在军事国防、环境监测、精准农业、健康医疗、智能家居、建筑物监控、工业自动化等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。Zigbee是近几年兴起的一种短距离无线通信技术标准,由Zigbee联盟基于美国电气和电子工程师协会的IEEE802.15.4技术标准研制开发,其开发所预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。其典型特征是“四低”:低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。应用于监控的无线传感器网络一般数据的传输量较小,但要求传输可靠性高、设备成本低且体积小、电池供电、布置位置复杂多变、监测点多、需要较大的网络覆盖等,因此Zigbee技术的这些特点决定了其应用于无线传感器网络有自身独特的优势。机械设备的状态监测或工况监视在现代化生产中越来越受到重视,工况监视是故障诊断的基础。对机械设备进行有效的状态监测对确保机械设备的安全,提高产品生产率,节约维修费用以及防止环境污染等方面都起着重要的作用。振动监测因其理论和测量方法都比较成熟且简单易行一直是普遍采用的基本监测方法,振动测量和信号分析一向是作为故障预测和维修的主要手段。本文主要探讨无线传感器网络在工业监控系统中的应用,研究基于Zigbee无线传感器网络在工业机械设备监控方面的应用。论文的主要内容包括:(1)综述无线传感器网络和Zigbee技术在国内外的研究和应用现状,介绍工业监控技术发展的现状和应用情况。(2)介绍无线传感器网络和Zigbee技术在工业监控中的应用的相关知识,分析其应用于工业监控中的技术优势。(3)设计基于ZigBee的数据采集节点和中心节点,组建具有星形拓扑结构的无线传感器网络,将其应用于设备状态的监控。(4)分析无线传感器网络应用于工业监控面临的环境和设计中应注意的问题,分析基于Zigbee的网络的性能。(5)使用Matlab和VB软件作为监控网络的数据处理工具,介绍了如何在Mablab和VB环境下实现PC机与节点之间的串行通信及数据的存储、查询、波形显示、时域分析、频域分析等。