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基于嵌入式传感器节点的机电设备在线监测网络系统的研究

2020-12-11阅读(198)

基于嵌入式传感器节点的机电设备在线监测网络系统的研究

论文摘要

机电设备的维护和管理对工业生产具有重要的实际意义,通过专用监测产品在线监测其振动信号,并对信号做分析处理,出现问题及时报警,能够在一定程度上提高机电设备的管理水平。随着嵌入式系统的不断发展壮大,互联网的不断深入各行各业,嵌入式系统与互联网相结合已经是大势所趋,本文在这样的时代背景下,提出了一种基于嵌入式传感器节点的在线监测网络系统,在关键机电设备安装监测点,每个传感器节点都是一个网络节点,所有传感器节点与监测服务器一起组成一个环形监测网络,根据监测系统各部分功能的不同,将系统划分为传感器节点和监测服务器两部分。传感器节点主要实现机电设备振动数据的采集、A/D转换及振动数据的上传。监测服务器主要对各传感器节点采集的振动数据进行分析、处理,Web服务器将分析的结果以图形和数字的方式进行信息网络发布,从而仅需IE网络浏览器即可实现对机电设备振动状态的本地监测以及远程监测。对传感器节点的硬件电路实现进行了详细阐述,按照传感器节点实现的功能,将传感器节点硬件电路分成数据采集模块硬件电路和数据网络传输模块电路,分别介绍了各模块的实现原理及具体实现方法。对网络协议TCP/IP在嵌入式系统应用的原理和实现步骤进行了详细阐述。对传感器节点的软件部分设计进行了详细阐述,对各硬件设备的驱动程序的设计、操作系统层的选型以及应用程序的设计做了细致的分析。在基于模块化设计思想上,对传感器节点应用软件进行任务划分,并对各任务的功能及具体实现方法进行了详细介绍。结合机电设备振动检测的需求,对监测服务器的软件需求进行分析,在基于模块化设计思想上,对监测服务器软件进行模块划分,并对各模块的功能及具体实现方法进行了详细介绍。根据以上研究的内容,搭建了基于嵌入式传感器节点的在线监测网络系统,结合现场设备的实验和检验以及系统的不断优化升级,必将对机电设备的管理和维护水平带来极大的提升和改善。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 论文研究背景与意义
  • 1.2.1 机电设备在线监测技术概述
  • 1.2.2 机电设备状态监测现状与存在问题
  • 1.2.3 机电设备在线监测技术未来发展趋势
  • 1.2.4 基于嵌入式传感器节点的机电设备在线监测网络系统
  • 1.2.5 课题研究意义
  • 1.3 论文研究内容与组织架构
  • 1.3.1 论文研究内容
  • 1.3.2 论文组织架构
  • 1.4 本章小结
  • 2 基于嵌入式传感器节点的在线监测网络系统总体架构设计
  • 2.1 系统需求分析
  • 2.2 传感器节点接入INTERNET方案的选择
  • 2.3 在线监测网络系统总体结构设计
  • 2.4 传感器节点总体设计
  • 2.4.1 传感器节点硬件平台的设计
  • 2.4.2 嵌入式实时操作系统的选择
  • 2.4.3 TCP/IP协议栈的选择
  • 2.5 系统监测服务器总体设计
  • 2.6 本章小结
  • 3 嵌入式TCP/IP协议原理及具体实现
  • 3.1 TCP/IP协议概述
  • 3.2 TCP/IP网络通信程序设计
  • 3.3 嵌入TCP/IP协议栈LwIP
  • 3.3.1 LwIP协议工作原理
  • 3.3.2 LwIP协议栈移植到μC/OS-Ⅱ操作系统
  • 3.3.3 LwIP应用程序的设计
  • 3.4 本章小结
  • 4 传感器节点硬件设计
  • 4.1 传感器节点硬件电路设计总体概述
  • 4.2 传感器节点电源管理模块电路设计
  • 4.3 传感器节点存储模块电路设计
  • 4.4 传感器节点网络接口模块硬件电路设计
  • 4.5 传感器节点信号调理模块电路设计
  • 4.6 本章小结
  • 5 传感器节点软件设计
  • 5.1 传感器节点软件中间层设计
  • 5.1.1 传感器节点数据采集模块设计
  • 5.1.2 传感器节点数据存储模块设计
  • 5.1.3 传感器节点网络接口模块驱动设计
  • 5.2 传感器节点软件操作系统层概述
  • 5.3 传感器节点软件应用层设计
  • 5.3.1 应用软件开发流程与开发环境
  • 5.3.2 应用程序任务的设计
  • 5.3.3 任务优先级与同步机制的设计
  • 5.4 本章小结
  • 6 服务器端监控软件设计
  • 6.1 服务器端软件设计要点
  • 6.1.1 多线程技术
  • 6.1.2 JSP/Servlet技术
  • 6.2 监测服务器软件模块划分
  • 6.3 服务器端网络通信模块设计
  • 6.3.1 网络通讯设计
  • 6.3.2 网络通讯协议设计
  • 6.4 数据采集与数据分析模块设计
  • 6.5 数据存储管理模块设计
  • 6.6 网络信息发布模块设计
  • 6.7 本章小结
  • 7 系统测试及结果分析
  • 7.1 系统测试
  • 7.2 结果分析
  • 7.3 本章小结
  • 8 研究总结与展望
  • 8.1 研究总结
  • 8.2 作展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的科研成果

    • 相关论文文献

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