基于GPRS的带式输送机无线监测系统的研究

发布时间：2017-08-21 17:10

  本文关键词：基于GPRS的带式输送机无线监测系统的研究

  更多相关文章： 带式输送机监测 短距离射频通信 GPRS技术 CC430 SimpliciTI协议

【摘要】：当前，无线监测已成为工业现场监测系统的重要技术手段，它利用现代化的信息技术，能够适应恶劣的现场环境，具有很强的抗干扰能力和实时通信等优势。就目前来看，工业无线监测系统还没有形成完善的体系。本课题来源于南京康迪欣公司，以工业现场带式输送机监测为背景，提出了一种安全可靠的工业无线监测方案，将射频通信技术与GPRS/GSM通信技术应用到带式输送机监测系统中，解决了复杂环境下的布线难题，课题的研究具有一定理论和应用价值。 论文介绍了国内外带式输送机监测系统发展现状及趋势，分析了带式输送机常见故障出现的原因并设计了相应的监测方案；通过比较各种通信方式的优缺点，选用了短距离射频技术实现工业现场监测数据的传输，并针对其在通信距离上的限制，引入GPRS技术，建立了从现场到远程数据中心的通信链路。论文提出了基于GPRS的带式输送机无线监测系统的总体构架，该系统由传感器节点、路由节点、网关节点以及数据中心构成。传感器节点负责前端数据采集和射频收发，针对传感器节点之间可能出现的通信链路故障，，提出数据转发机制，系统增加路由节点作为数据中继节点，从而提高数据传输的可靠性。网关节点作为数据汇聚节点，通过GPRS网络连接到远程数据中心，并设计了备用SMS报警功能，用于提示GPRS通信异常。为了满足带式输送机现场工作环境要求以及避免短距离通信过程中的数据冲突，监测系统移植了SimpliciTI协议，并设计了一种链状拓扑结构。数据中心能够实时监测和记录现场工作情况，由MicrosoftAccess数据库平台统一管理上传的监测数据，并采用Visual Studio平台设计了可视化的远程监测软件。监测系统硬件主要包括现场信息（输送带跑偏、带速、温度）采集电路、CC430单片机核心电路、报警电路、存储电路、射频收发电路和GPRS通信电路等，并基于硬件电路设计了相应软件程序，最终设计并实现了带式输送机监测系统。 通过对带式输送机监测系统的测试，测试结果表明，基于无线通信的数据传输方法稳定可靠，系统能够实现对带式输送机的运行状态进行实时监测，效果良好，达到课题设计要求。
【关键词】：带式输送机监测 短距离射频通信 GPRS技术 CC430 SimpliciTI协议
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH222;TP274
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 带式输送机监测系统的发展现状及发展趋势10-13
• 1.2.1 带式输送机监测系统发展现状10-12
• 1.2.2 带式输送机监测系统发展趋势12-13
• 1.3 本文的章节安排13-14
• 1.4 本文的创新点14
• 本章小结14-15
• 第二章 监测系统组成与相关理论15-27
• 2.1 监测系统组成与实现15
• 2.2 带式输送机故障分析及监测方法15-18
• 2.2.1 带式输送机结构与工作原理15-16
• 2.2.2 带式输送机跑偏的监测16
• 2.2.3 带式输送机带速的监测16-17
• 2.2.4 带式输送机火灾的监测17-18
• 2.3 短距离无线通信理论18-23
• 2.3.1 短距离无线通信技术的比较与选择18-20
• 2.3.2 SimpliciTI 协议体系结构20-22
• 2.3.3 网络设备和帧结构22-23
• 2.4 远程数据传输和 GPRS 相关技术23-26
• 2.4.1 远程数据传输23
• 2.4.2 GPRS 数据传输的网络结构23-25
• 2.4.3 GPRS 网络的特点与应用25-26
• 本章小结26-27
• 第三章 监测系统硬件设计27-49
• 3.1 监测系统硬件总体设计27-29
• 3.1.1 传感器节点设计方案27-28
• 3.1.2 路由节点设计方案28
• 3.1.3 网关节点设计方案28-29
• 3.2 传感器节点监测电路的设计29-34
• 3.2.1 跑偏开关工作原理及电路29-30
• 3.2.2 接近开关式速度监测原理及电路30-32
• 3.2.3 开关量输入信号隔离与整形电路32-33
• 3.2.4 非接触式温度传感器工作原理及电路33-34
• 3.3 CC430 单片机系统设计34-36
• 3.3.1 CC430 单片机简介34-35
• 3.3.2 时钟电路和复位电路35-36
• 3.3.3 JTAG 接口电路36
• 3.4 基于 CC1101 内核的无线射频模块接口电路36-39
• 3.4.1 射频模块简介36-38
• 3.4.2 射频收发电路设计38-39
• 3.4.3 天线选型与匹配电路设计39
• 3.5 GPRS 模块电路设计39-42
• 3.5.1 SIM300 模块介绍39-40
• 3.5.2 GPRS 通信电路设计40-42
• 3.6 存储模块电路设计42-43
• 3.7 报警电路设计43
• 3.8 监测系统电源模块设计43-47
• 3.8.1 电源总体设计43-44
• 3.8.2 AC-DC 电源转换电路44-45
• 3.8.3 直流电压转换电路45-47
• 3.9 监测系统 PCB 设计47-48
• 3.9.1 PCB 总体设计47
• 3.9.2 PCB 设计注意事项47-48
• 本章小结48-49
• 第四章 监测系统软件设计49-72
• 4.1 监测系统软件设计规划49-50
• 4.2 传感器节点软件设计50-56
• 4.2.1 传感器节点软件流程50-51
• 4.2.2 单片机初始化51
• 4.2.3 带速监测程序51-53
• 4.2.4 温度采集程序53-55
• 4.2.5 RTC 模块软件设计55-56
• 4.3 网关节点软件设计56-61
• 4.3.1 网关节点软件流程56-57
• 4.3.2 存储模块软件设计57-58
• 4.3.3 声光报警软件设计58-59
• 4.3.4 GPRS 通信程序设计59-60
• 4.3.5 SMS 短信发送程序60-61
• 4.4 短距离通信软件设计61-67
• 4.4.1 无线通信网络拓扑结构61-62
• 4.4.2 系统组网过程62-64
• 4.4.3 射频模块参数配置及初始化64-65
• 4.4.4 SimpliciTI 协议栈的移植65-67
• 4.4.5 其他相关函数代码67
• 4.5 数据中心服务端软件67-71
• 4.5.1 数据中心软件设计思路67-68
• 4.5.2 通信单元功能模块68-69
• 4.5.3 数据显示单元功能模块69-70
• 4.5.4 数据库单元功能模块70-71
• 本章小结71-72
• 第五章 系统测试结果与分析72-81
• 5.1 系统组装72-74
• 5.2 传感器节点测试与结果分析74-77
• 5.3 射频通信实验与分析77-79
• 5.3.1 通信距离测试77
• 5.3.2 组网测试77-79
• 5.4 远程数据传输测试79-80
• 5.4.1 GPRS 连网测试79-80
• 5.4.2 GPRS/SMS 切换功能测试80
• 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 附录 A 系统原理图83-85
• 附录 B 系统电路板图85-88
• 附录 C 攻读硕士学位期间发表的学术论文88-89
• 参考文献89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 张巧云;陶维青;;基于TMS320F2812的数字频率计的设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年03期

2 蔡锐丹,许少云,甘义成;GPRS无线数据传输系统的设计与应用[J];电子质量;2004年01期

3 陈滟涛;杨俊起;康润生;艾永乐;谢东垒;;基于SIM300的短信传输系统的设计与实现[J];计算机工程与科学;2008年03期

4 王艳玲;;I~2C总线器件AT24C256的性能特点及应用[J];辽宁师专学报(自然科学版);2006年03期

5 李卫龙;金林;汪青;;带式输送机红外温度保护系统[J];煤矿机械;2010年08期

6 刘长伟;王晓丽;宁波;;带式输送机输送带跑偏情况的探讨[J];科技信息(科学教研);2007年28期

7 张雪凡;;线型拓扑无线传感器网络关键技术[J];上海大学学报(自然科学版);2010年01期

8 蔡型,张思全;短距离无线通信技术综述[J];现代电子技术;2004年03期

9 彭瑜;;工业自动化和控制环境下实现无线通信的新近动态和标准进展[J];自动化博览;2007年02期

本文编号：714094