基于嵌入式与无线传感器网络的风机在线监测与诊断系统

发布时间：2017-11-04 19:24

  本文关键词：基于嵌入式与无线传感器网络的风机在线监测与诊断系统

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【摘要】：矿用通风机是煤矿安全生产的四大关键设备之一，负责向井下输送新鲜空气，降低有害气体浓度。常规通风机监测模式需要大量布线，安装与维护非常麻烦，同时工控机中的组态软件只是通过PLC读取各传感器采集到的数据，而无法处理振动加速度这类大数据量数据。为解决这些问题，论文基于嵌入式与无线传感器网络技术，设计了一套新型矿用通风机监测与故障诊断系统。 设计的通风机监测系统由数据采集与数据处理两大模块组成。数据采集模块选用了ZigBee无线传感器网络，，数据处理模块采用了嵌入式平台。 ZigBee无线传感器网络负责通风机状态数据的采集与传输，包括网络协调器、网络路由器与网络终端3类设备。网络终端是根据所需采集状态参数不同而设计的各类传感器节点，如温度采集节点、变送器采集节点和RS-485通讯节点。采集状态参数包括：电机的轴承及定子温度，电机的工作电压与电流，风机的轴承温度，风机的振动烈度以及振动加速度，风机叶轮两侧的负压；网络路由器功能为传感器节点数据中继，扩大ZigBee无线网络的覆盖范围；网络协调器负责ZigBee网络的建立与终端节点的管理，将接收自各传感器节点的数据上传至嵌入式平台，并接收上层的控制命令。 各传感器节点将采集到的状态数据通过ZigBee无线网络上传至ZigBee协调器，协调器则通过RS232串口与嵌入式平台进行数据交换。自定义数据传输格式，并对各终端设备进行命令号的分配。无线传感器网络为上层嵌入式平台提供的数据包有三类：状态信息数据包、振动加速度数据包与节点信息数据包，每类数据包有不同的包头、命令号，包含的参数字节数也有所不同。 嵌入式平台采用ARM+Linux技术，在PC机上搭建交叉编译环境，将编译好的u-boot、linux内核、yaffs根文件系统通过JTAG接口与串口烧写到NandFlash中。采用Qt图形框架开发嵌入式平台运行的监测系统软件，软件主要功能包括串口数据处理、风机运行状态参数实时显示与存储、ZigBee节点通信质量监测、历史数据查询、异常状态报警，并通过采集的振动信号时域指标初步分析通风机可能的故障类型。 新型通风机监测系统由于采用了ZigBee技术而避免了大量的布线与复杂的接线，使得安装与维护更为方便；同时嵌入式系统的引入使得监测系统的专一性、可靠性得到提升，系统硬件成本也大幅降低。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TD441

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 吴新忠;煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[D];中国矿业大学;2010年

2 葛欣;基于知识的矿井通风机故障诊断的研究[D];中国矿业大学;2010年

本文编号：1140780