基于ZigBee技术的设备状态监测系统研究

发布时间：2017-03-16 22:04

  本文关键词：基于ZigBee技术的设备状态监测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械设备是工业化时代生产制造行业的关键承载体。假如设备出现了故障，不仅会损坏设备自身，而且会影响企业的正常生产工作，为国家和企业带来经济损失，，所以非常有必要对运行过程中的设备进行状态监测。目前，大部分设备都是使用有线方式进行状态监测，虽然有线方式传输速度快，但仍有其缺陷，例如布线麻烦、维护成本高、扩展性差等，而运用无线网络的方式对运行中的设备进行状态监测则非常少见。 ZigBee技术是物联网和无线通信的代表性技术之一，这种技术拥有成本低廉、网络可靠性高、覆盖面积大、便于扩展等方面的优势，可以很好的弥补有线方式的不足。使用ZigBee技术组建的无线网络监测生产车间众多设备的运行状态，可以很大程度上降低成本，同时也非常容易扩展新的设备。所以本文提出将ZigBee技术运用到设备的状态监测中。 本文首先介绍了本课题研究的目的与意义、ZigBee技术的发展和应用现状、状态监测的研究现状；之后通过对比多种无线通信技术说明ZigBee技术的优势，又深入分析和研究了ZigBee技术的理论、网络结构及协议规范等。设计了设备状态监测系统的总体结构和各部分结构，并详细说明了系统各部分的功能。然后研究和设计了采集模块和ZigBee无线模块的硬件及软件部分，使得采集模块拥有数据采集处理功能，无线模块拥有组网和数据传输功能，并通过多个试验验证了上述功能的有效性。最后，运用LabVIEW软件设计出上位机系统，实现了用户登录、参数设置、在线监测、数据存储与读取、预警显示和信号分析等功能，并通过仿真试验验证了信号分析功能的有效性。
【关键词】：ZigBee 无线网络 状态监测 LabVIEW
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92;TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 ZigBee 技术的发展及应用现状11-13
• 1.3 设备状态监测研究现状13-15
• 1.4 本文的主要内容与结构15-16
• 2 ZigBee 技术研究16-26
• 2.1 ZigBee 技术16-18
• 2.1.1 无线通信技术对比16-17
• 2.1.2 ZigBee 技术优势17-18
• 2.2 ZigBee 网络结构18-21
• 2.2.1 ZigBee 的网络节点类型18-19
• 2.2.2 ZigBee 网络拓扑结构19-21
• 2.3 ZigBee 协议框架21-25
• 2.3.1 ZigBee 物理层(PHY)21-23
• 2.3.2 ZigBee MAC 层23
• 2.3.3 ZigBee 网络层(NWK)23-24
• 2.3.4 ZigBee 应用层(APL)24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 监测系统总体设计26-31
• 3.1 系统设计原则26
• 3.1.1 可靠性26
• 3.1.2 性价比26
• 3.1.3 扩展能力26
• 3.2 系统总体结构设计26-28
• 3.3 系统各部分结构设计及功能分析28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 系统硬件设计31-41
• 4.1 采集模块硬件设计31-37
• 4.1.1 传感器选择31-32
• 4.1.2 信号调理电路32-33
• 4.1.3 微处理器选择33-35
• 4.1.4 电源模块35-36
• 4.1.5 时钟电路36
• 4.1.6 SD 存储卡36-37
• 4.2 ZigBee无线模块硬件设计37-40
• 4.2.1 ZigBee 芯片选择37-38
• 4.2.2 无线模块电源设计38
• 4.2.3 JTAG 接口电路38-39
• 4.2.4 天线及巴伦电路设计39-40
• 4.2.5 串口通信模块40
• 4.3 本章小结40-41
• 5 采集和无线通信的软件设计与实现41-58
• 5.1 采集模块软件设计41-46
• 5.1.1 A/D 采集转换单元程序设计42-44
• 5.1.2 串口通信软件设计44-46
• 5.2 ZigBee无线网络的软件设计46-53
• 5.2.1 协调器节点软件设计47-49
• 5.2.2 终端节点软件设计49-50
• 5.2.3 ZigBee 网络的组网实现50-53
• 5.3 ZigBee网络实验53-57
• 5.3.1 星形结构网络组建53-55
• 5.3.2 点对点数据传输实验55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 上位机状态监测系统设计58-69
• 6.1 软件平台开发环境介绍58-59
• 6.2 系统各模块设计59-66
• 6.2.1 用户登录模块59-60
• 6.2.2 参数配置模块60-61
• 6.2.3 在线显示模块61-63
• 6.2.4 数据存储与读取模块63-64
• 6.2.5 预警显示模块64-65
• 6.2.6 信号分析模块65-66
• 6.3 信号仿真实验66-68
• 6.4 本章小结68-69
• 7 总结与展望69-71
• 7.1 总结69-70
• 7.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 崔洲涓;;基于LabVIEW的电磁频谱数据处理系统的开发[J];国外电子测量技术;2010年03期

2 陈仲生,杨拥民;机器状态监测与故障诊断综述[J];机电工程;2000年05期

3 李新;;基于CC2530的Zigbee网络节点设计[J];可编程控制器与工厂自动化;2011年03期

4 刘玉才,储江伟,邹本存,吴晓东,李宏刚,高望东;机械设备状态监测及其故障诊断[J];林业机械与木工设备;2000年02期

5 张克;李洋;陈炼;徐熙宗;;基于ZigBee的传感器网络在石化工业中的应用探讨[J];计算机工程与设计;2007年02期

6 ;A wireless solution for greenhouse monitoring and control system based on ZigBee technology[J];Journal of Zhejiang University(Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal);2007年10期

  本文关键词：基于ZigBee技术的设备状态监测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252378