矿用机械监测系统低功耗无线传感节点设计
发布时间:2018-01-13 18:00
本文关键词:矿用机械监测系统低功耗无线传感节点设计 出处:《中北大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:在矿用大型机械工作过程中,因为长时间服役于井下空间,掘进齿轮、联动装置、关键机械部位由于长时间和矿石、煤炭等坚硬矿物质处于磨损状态,所以极易发生机械断裂、漏电等危险事故,而这些危险因素在发生前往往有振动频率异常、关键部位突然升温等情况出现,所以对矿用机械进行关键工作部位的温度、振动监测很有必要。而有线方式因为线路缠绕不能广泛实施,无线传感技术(WSN)却能够有效解决这一问题。并且WSN(无线传感器网络)的核心问题就是功耗,所以设计了一个对矿用机械工作状态进行实时监测的低功耗无线传感节点,在实现信息的实时传输、处理、显示、记录和控制都能满足的前提下尽量实现低功耗。课题以实时监测矿用大型机械的在线状态为目的,结合矿用设备安全性标准,设计了监测传感节点的设计。设计的能源管理部分使用LTC3331芯片,能够实现环境能量采集管理和锂电池管理共同工作的方式;主控制部分使用MSP430F5438微控制器,来控制传感数据的采集;传感部分的两个传感器,温度传感器使用DS18B20实现温度数据采集,振动传感器使用ADXL345实现振动数据采集;无线发射部分使用CC2530实现传感数据的发送,送达到上位机上进行显示。软件语言编写部分使用配套的IAR平台进行程序语言的烧录。最终的传感节点在实验室环境、模拟真实环境当中得到了有效测试,采集数据真实反映环境参数,整体功耗维持在171.039mW以下,在10米的通信距离范围内可以实现实时传输。初步达到了低功耗、体型小、安装灵活的要求,提高了系统监测的寿命与准确度,能够有效地预防故障的发生。
[Abstract]:In the working process of large-scale mining machinery, because of long time service in underground space, driving gear, linkage device, key mechanical parts because of long time and ore, coal and other hard minerals in a state of wear. Therefore, it is easy to occur mechanical fracture, leakage and other dangerous accidents, and these risk factors often have abnormal vibration frequency before the occurrence, the key parts suddenly warming up and so on. Therefore, it is necessary to monitor the temperature and vibration of the key parts of mine machinery, while the wired way can not be widely implemented because of wire winding. WSNs can solve this problem effectively, and the core problem of WSNs is power consumption. Therefore, a low-power wireless sensor node is designed to real-time monitor the working state of mining machinery, which can realize the real-time transmission, processing and display of information. The purpose of this project is to monitor the online status of large-scale mining machinery in real time and combine with the safety standard of mine equipment. The design of the monitoring sensor node is designed. The energy management part of the design uses LTC3331 chip, which can realize the environmental energy acquisition management and lithium battery management working together. The main control part uses MSP430F5438 microcontroller to control the collection of sensor data. The temperature sensor uses DS18B20 to realize the temperature data acquisition, and the vibration sensor uses ADXL345 to realize the vibration data acquisition. The wireless transmitting part uses CC2530 to realize the transmission of sensing data. The software language programming part uses the matching IAR platform to burn the program language. The final sensor node has been effectively tested in the laboratory environment and simulation real environment. The collected data truly reflect the environmental parameters, the overall power consumption is kept below 171.039mW, and the real-time transmission can be realized within the communication distance of 10 meters. The flexible installation requirements improve the system monitoring life and accuracy, and can effectively prevent the occurrence of failures.
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD407;TN929.5;TP212.9
【参考文献】
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,本文编号:1419908
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