基于星型无线传感器网络的机械故障诊断系统
发布时间：2021-10-01 05:02
无线传感器网络能有效地弥补传统有线状态监测系统针对机械密封环境或旋转环境中关键零部件故障诊断的局限。但由于机械振动信号采集需要较高的采样频率,产生大量的诊断数据,而无线传感器网络的带宽有限、节点处理存储能力有限,无法实现大量原始数据的实时传输和在线监测。一种可行的思路是先在各采集节点上进行振动信号特征提取,通过传输数据量较小的特征信号代替原始信号,然后上位机终端利用各节点信号特征值进行初步故障诊断,最后综合各节点的初步诊断信息得到准确的诊断结果。针对机械设备故障诊断的特点,本文首先详细分析了系统需求,确定系统硬件设计和选择,包括双处理器模块、数据采集模块、数据存储模块、电源模块、无线通信模块的设计和选择;对软件协议栈进行设计和选择,包括唯一地址分配自组网、星型网络拓扑结构、多节点同步采集、可靠的数据传输机制的选择和设计,进而提出了适用于机械故障诊断的无线传感器网络体系。由于节点计算存储资源有限,传统有线机械故障诊断方法,因算法复杂并不能直接用于无线传感器网络节点上。因此本文提出了基于星型无线传感器网络的机械故障诊断方法。即在终端节点提取时频域特征集,采用散布矩阵进行特征分类能力排序,取...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景和研究意义
1.3 无线传感器网络用于机械设备故障诊断现状
1.4 本文的主要研究内容及结构安排
2 星型无线传感器网络机械故障诊断系统总体设计
2.1 系统需求分析
2.2 星型无线传感器网络机械故障诊断的体系结构
2.3 星型无线传感器网络的硬件平台
2.3.1 处理器模块
2.3.2 数据采集模块
2.3.3 数据存储模块
2.3.4 无线通信模块
2.3.5 电源模块
2.4 星型无线传感器网络机械故障诊断协议栈
2.4.1 星型无线传感器网络协议栈总体架构
2.4.2 IEEE802.15.4 标准和Zig Bee协议
2.4.3 星型网络拓扑结构
2.4.4 基于跨层设计的同步采集
2.4.5 可靠的数据传输机制
2.5 本章小结
3 星型无线传感器网络机械故障诊断方法
3.1 星型无线传感器网络机械故障诊断框架
3.2 基于散布矩阵的终端节点特征提取
3.2.1 时频域特征集的构造
3.2.2 散布矩阵的特征选择
3.3 基于神经网络的上位机故障诊断
3.3.1 RBF神经网络拓扑结构
3.3.2 RBF神经网络训练算法
3.3.3 RBF神经网络测试算法
3.4 基于证据理论的上位机决策融合
3.4.1 证据理论的基本概念
3.4.2 DS证据合成的Bayes近似法
3.5 本章小结
4 星型无线传感器网络机械故障诊断系统软件设计
4.1 节点与上位机交互的数据命令包格式设计
4.2 机械故障诊断软件设计
4.3 上位机监测软件设计
4.4 实验与结果分析
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 本课题研究内容总结
5.2 后期研究工作及展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信标时序补偿的机械振动无线传感器网络同步触发方法[J]. 裴勇,汤宝平,邓蕾,肖鑫. 振动与冲击. 2014(03)
[2]基于轴心轨迹流形拓扑空间的转子系统故障诊断[J]. 王红军,徐小力,万鹏. 机械工程学报. 2014(05)
[3]基于SVM与多振动信息融合的齿轮故障诊断[J]. 蒋玲莉,刘义伦,李学军,陈安华. 中南大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]大型设备监测用新型无线传感器网络[J]. 刘锋,徐金梧,阳建宏,黎敏. 北京理工大学学报. 2010(10)
[5]面向机械振动监测的无线传感器网络结构[J]. 汤宝平,贺超,曹小佳. 振动.测试与诊断. 2010(04)
[6]模糊神经网络用于齿轮装置故障的逐次诊断法[J]. 周雄,唐一科,陈鹏,周扬胜. 重庆大学学报. 2008(11)
[7]WiFi技术研究及应用[J]. 陈文周. 数据通信. 2008(02)
[8]蓝牙技术的现状及发展[J]. 于进才,马岚,任晓明. 电子技术应用. 2004(06)
[9]短距离无线通信技术综述[J]. 蔡型,张思全. 现代电子技术. 2004(03)
博士论文
[1]基于流形学习的风电机组传动系统故障诊断方法研究[D]. 李锋.重庆大学 2011
[2]井下工作面设备无线监测网络与故障诊断关键技术研究[D]. 阮殿旭.中国矿业大学 2011
[3]基于无线智能传感器Imote2的桥梁健康监测的分布式算法研究[D]. 张敏.汕头大学 2010
硕士论文
[1]无线传感器网络多级分层融合的机械设备故障诊断[D]. 邓兵.重庆大学 2014
本文编号：3417209
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景和研究意义
1.3 无线传感器网络用于机械设备故障诊断现状
1.4 本文的主要研究内容及结构安排
2 星型无线传感器网络机械故障诊断系统总体设计
2.1 系统需求分析
2.2 星型无线传感器网络机械故障诊断的体系结构
2.3 星型无线传感器网络的硬件平台
2.3.1 处理器模块
2.3.2 数据采集模块
2.3.3 数据存储模块
2.3.4 无线通信模块
2.3.5 电源模块
2.4 星型无线传感器网络机械故障诊断协议栈
2.4.1 星型无线传感器网络协议栈总体架构
2.4.2 IEEE802.15.4 标准和Zig Bee协议
2.4.3 星型网络拓扑结构
2.4.4 基于跨层设计的同步采集
2.4.5 可靠的数据传输机制
2.5 本章小结
3 星型无线传感器网络机械故障诊断方法
3.1 星型无线传感器网络机械故障诊断框架
3.2 基于散布矩阵的终端节点特征提取
3.2.1 时频域特征集的构造
3.2.2 散布矩阵的特征选择
3.3 基于神经网络的上位机故障诊断
3.3.1 RBF神经网络拓扑结构
3.3.2 RBF神经网络训练算法
3.3.3 RBF神经网络测试算法
3.4 基于证据理论的上位机决策融合
3.4.1 证据理论的基本概念
3.4.2 DS证据合成的Bayes近似法
3.5 本章小结
4 星型无线传感器网络机械故障诊断系统软件设计
4.1 节点与上位机交互的数据命令包格式设计
4.2 机械故障诊断软件设计
4.3 上位机监测软件设计
4.4 实验与结果分析
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 本课题研究内容总结
5.2 后期研究工作及展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信标时序补偿的机械振动无线传感器网络同步触发方法[J]. 裴勇,汤宝平,邓蕾,肖鑫. 振动与冲击. 2014(03)
[2]基于轴心轨迹流形拓扑空间的转子系统故障诊断[J]. 王红军,徐小力,万鹏. 机械工程学报. 2014(05)
[3]基于SVM与多振动信息融合的齿轮故障诊断[J]. 蒋玲莉,刘义伦,李学军,陈安华. 中南大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]大型设备监测用新型无线传感器网络[J]. 刘锋,徐金梧,阳建宏,黎敏. 北京理工大学学报. 2010(10)
[5]面向机械振动监测的无线传感器网络结构[J]. 汤宝平,贺超,曹小佳. 振动.测试与诊断. 2010(04)
[6]模糊神经网络用于齿轮装置故障的逐次诊断法[J]. 周雄,唐一科,陈鹏,周扬胜. 重庆大学学报. 2008(11)
[7]WiFi技术研究及应用[J]. 陈文周. 数据通信. 2008(02)
[8]蓝牙技术的现状及发展[J]. 于进才,马岚,任晓明. 电子技术应用. 2004(06)
[9]短距离无线通信技术综述[J]. 蔡型,张思全. 现代电子技术. 2004(03)
博士论文
[1]基于流形学习的风电机组传动系统故障诊断方法研究[D]. 李锋.重庆大学 2011
[2]井下工作面设备无线监测网络与故障诊断关键技术研究[D]. 阮殿旭.中国矿业大学 2011
[3]基于无线智能传感器Imote2的桥梁健康监测的分布式算法研究[D]. 张敏.汕头大学 2010
硕士论文
[1]无线传感器网络多级分层融合的机械设备故障诊断[D]. 邓兵.重庆大学 2014
本文编号：3417209
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