基于ZigBee与MEMS的管道位移检测系统研究与实现

发布时间：2018-03-25 09:22

  本文选题：管道输送　切入点：位移检测　出处：《昆明理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：管道输送作近年来兴起的高新技术运输业,在矿产,石油,天然气和其他资源运输中起着越来越重要的作用。目前,随着国家对节能减排工程的重视和投资力度加大,管道输送已经成为铁精矿的重要运输方式之一。但由于受原产地限制,矿浆输送管道大多铺设在泥石流、山体滑坡高等灾害高发的山区,灾害导致的管道位移累积极可能引发管道断裂等现象。断裂等现象一旦发生,不仅会造成严重的经济损失,而且会对周边环境造成污染。因此,研究如何实时监测沿线管道位移情况,保障管道安全有非常重要的意义。鉴于以上问题,需要在管道沿线安装稳定、可靠的检测设备和通讯设备,远程监测管道的实时位移情况。因此,本文提出了一种基于ZigBee与MEMS的管道位移检测系统研究与实现。使用MEMS 6轴运动传感器检测管道位移量,并通过ZigBee无线传感网络将数据逐级转发上传,最后传输至上位机,并显示、处理、保存,在超出阈值时作出预警。本文主要工作及创新点如下：1)本系统在通信方式上选用ZigBee 2007/PRO通信协议与Mesh型网络拓扑,并根据系统基本需求和实际工况,设计了系统的网络拓扑。ZigBee无线传感网络省去了现场布线的麻烦,使安装变得简单,并可实现节点跳转与网络自愈功能,在中间一个级联节点故障的情况下保障数据正常传输。2)本文设计了系统ZigBee节点的硬件平台,并针对MEMS加速度计测位移的缺点提出了方法改进,采用MEMS 6轴运动传感器MPU6050测量管道位移。并建立了MEMS陀螺仪漂移模型、设计了基于AR模型的卡尔曼滤波器对传感器进行校正。系统在数据采集终端加入了发射功率控制方法,以达到降低能耗的目的。3)本系统设计了ZigBee节点软件与上位机软件,可将沿线所有节点的管道位移数据和位置在上位机上实时显示、分析、保存,并可设定闽值,在超出阈值时做出预警,便于使用者者对管道进行维护。最终的实验结果表明,整个系统无线通信功能稳定,并且能够满足测量位移的基本要求,特别是累积位移、突发位移的报警功能可以使得管道运行更加安全可靠。本系统将MEMS 6轴运动传感器和ZigBee无线技术结合起来,使系统具有体积小、重量轻、集成度高、低功耗、开发成本低等特点,具有较好的推广、应用价值。
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本文编号：1662502