基于ZigBee技术的船用电缆在线监测装置研制

发布时间：2017-09-01 07:43

  本文关键词：基于ZigBee技术的船用电缆在线监测装置研制

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【摘要】：船舶空间相对封闭,其电力系统发生故障就可能引发难以想象的灾难,对电力系统中电缆电流、温度等参数进行监测可以预知可能发生的故障。同时,电缆绝缘热老化研究等相关课题也需要电缆电流、温度数据支持。本文以ZigBee无线技术为基础,设计了新的船舶电缆在线监测系统,实现了对电缆多点的电流、温度无线监控及数据存储。 本系统应用ZigBee无线通讯技术构建了无线传感网络。系统选用由无线龙公司生产的无线射频模块CC2430作为构成ZigBee网络的硬件基础,选用由TI公司开发的Z-stack作为核心软件。 网络使用树型拓扑结构,存在三种不同的硬件节点,所有节点都配有无线射频模块CC2430以加入系统无线网络。第一种节点为兼作网络协调器的采集节点,它的功能为建立无线网络,收集、显示并存储电缆数据,并为用户提供设置系统的操作接口,它的硬件还包括液晶显示屏、按键、时钟芯片及MicroSD卡。第二种为传感节点,它们一般作为网络终端节点使用,在有条件持续供电时也可当路由节点,每个传感节点上都挂接了三个电流传感器、三个温度传感器及一个温湿度传感器,它们将周期性的睡眠、苏醒、收集传感器数据,并将数据无线发送给采集节点,传感节点还需要优化它们的射频发射功率,以降低可能造成的电磁干扰,并减少电池能耗。第三种是为网络无法覆盖的传感节点而添加的路由节点,它的功能仅限于为传感节点的数据路由,它的硬件仅包括一个无线射频模块及电池。 最后,我们用船用电缆和恒流电源在实验室内搭建了实验平台,模拟电缆在船上的运行状态,用本监测系统对电缆状态进行监测,并对传感节点的能耗进行评估。实验证明,系统可成功组网,并实现了船用电缆多点的电流、温度监测和数据存储,电池的续航能力能满足监测需要。
【关键词】：ZigBee 船用电缆 无线传感网络 硬件节点 在线监测
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U665.1;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 主流无线技术对比11-12
• 1.3 ZigBee技术的发展12-14
• 1.4 ZigBee技术的特点14
• 1.5 本文研究内容14-16
• 2 船用电缆在线监测系统的总体设计16-25
• 2.1 船用电缆在线监测系统的无线网络设计16-19
• 2.2 船用电缆在线监测系统的规划19-20
• 2.3 ZigBee规范框架20-23
• 2.4 船用电缆在线监测系统要求23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 船用电缆在线监测系统的硬件设计25-37
• 3.1 ZigBee模块CC243025-26
• 3.2 传感节点硬件设计26-31
• 3.2.1 温度传感器电路设计26-27
• 3.2.2 温湿度传感器电路设计27-28
• 3.2.3 电流传感器电路设计28-30
• 3.2.4 电源控制及报警电路30-31
• 3.3 采集节点硬件设计31-35
• 3.3.1 液晶显示及按键电路设计31-32
• 3.3.2 存储电路32-34
• 3.3.3 时钟电路34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4 船用电缆在线监测系统的软件设计37-53
• 4.1 系统工作流程设计37-39
• 4.2 Z-stack39-44
• 4.2.1 Z-stack的工作流程40-42
• 4.2.2 Z-stack的使用42-44
• 4.3 采集节点软件设计44-48
• 4.3.1 系统参数设置45
• 4.3.2 电缆参数显示及MicroSD卡存储设计45-48
• 4.4 传感节点软件设计48-52
• 4.4.1 参数配置及发射功率优化48-50
• 4.4.2 传感器程序设计50
• 4.4.3 睡眠定时设计50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 船用电缆在线监测系统实验与评估53-59
• 5.1 实验平台设计53-54
• 5.2 系统功能测试54-56
• 5.3 传感节点能耗测试56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-63
• 附录A 船用电缆在线监测装置实物63-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：770827