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低功耗机械振动无线传感器网络节点结构设计

发布时间:2018-02-02 08:47

  本文关键词: 机械振动监测 无线传感器网络 低功耗 硬件结构 出处:《振动与冲击》2017年14期  论文类型:期刊论文


【摘要】:针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题,提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号,简化电源及调理电路;采用通带可调的开关电容低通滤波器,实现低功耗动态抗混叠滤波;在充分考虑存储速度的前提下,采用低读写电流的外部Flash存储芯片实现连续、高速数字信号流的存储;采用片上系统级芯片作为整体控制核心,集采集、存储、无线传输于一体,在保证机械振动信号采集性能的同时,极大的减小节点体积与功耗。对比实验结果表明基于该低功耗硬件结构的机械振动无线传感器网络节点具有较低的功耗水平。
[Abstract]:Aiming at the problem of high energy consumption of nodes in mechanical vibration wireless sensor networks, a low power node hardware structure design method is proposed. High sensitivity MEMS accelerometer collects mechanical vibration signals, simplifies power supply and conditioning circuit; Low power dynamic anti-aliasing filter is realized by using switched capacitor low-pass filter with tunable passband. On the premise of fully considering the storage speed, the external Flash memory chip with low read / write current is used to realize the storage of continuous and high speed digital signal stream. The system-level chip on chip is used as the whole control core, which gathers, stores and transmits wirelessly, which ensures the performance of mechanical vibration signal acquisition at the same time. The experimental results show that the mechanical vibration wireless sensor network nodes based on the low power hardware structure have lower power consumption level.
【作者单位】: 重庆大学机械传动国家重点实验室;中国空气动力研究发展中心4所;
【基金】:国家自然科学基金(51375514) 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB057702)资助项目
【分类号】:TN929.5;TP212.9
【正文快照】: 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在许多领域有着广阔的应用前景[1-3],可弥补有线机械设备状态监测系统在某些应用中的局限性,如密封环境中轴承、齿轮等机械旋转构件的振动监测[4]。相较于结构健康监测等应用[5-6],机械振动无线传感器网络性能需求更高。譬如,更

【参考文献】

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1 黄庆卿;汤宝平;邓蕾;张又进;;机械振动无线传感网络数据分块无损压缩方法[J];仪器仪表学报;2015年07期

2 汤宝平;黄庆卿;邓蕾;刘自然;;机械设备状态监测无线传感器网络研究进展[J];振动.测试与诊断;2014年01期

3 蔡巍巍;汤宝平;黄庆卿;;面向机械振动信号采集的无线传感器网络节点设计[J];振动与冲击;2013年01期

4 张静静;赵泽;陈海明;崔莉;;EasiSolar:一种高效的太阳能传感器网络节点系统设计与实现[J];仪器仪表学报;2012年09期

【共引文献】

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2 郭颖;张ng涛;;基于微能源收集技术的传感器节点[J];华北理工大学学报(自然科学版);2017年03期

3 谢世满;;机械设备振动信号采集对故障优化检测仿真[J];计算机仿真;2017年06期

4 杨泽林;何莉;李昌平;;太阳能低功耗无线红外报警器设计[J];自动化仪表;2017年04期

5 王大为;韩建强;薛晨阳;穆济亮;王永华;张增星;;面向采煤机械在线状态监测系统设计[J];现代电子技术;2017年08期

6 郭俊锋;施建旭;魏兴春;雷春丽;;一种机械振动信号的结构化随机测量矩阵构造方法[J];振动与冲击;2017年07期

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8 薛光辉;王斌;沈博闻;赵一健;范玉卿;;无线传感器网络在煤矿设备状态监测中的应用研究[J];机电产品开发与创新;2017年02期

9 丁欢;;采煤机械自供电监测系统的无线终端设计[J];煤矿机械;2017年03期

10 钱伟强;;基于海量存储云调度机制的云网络数据存储算法[J];国外电子测量技术;2017年03期

【二级参考文献】

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1 黄庆卿;汤宝平;邓蕾;肖鑫;;无线传感器网络子带能量自适应数据压缩方法[J];仪器仪表学报;2014年09期

2 汤宝平;黄庆卿;邓蕾;刘自然;;机械设备状态监测无线传感器网络研究进展[J];振动.测试与诊断;2014年01期

3 张金成;吕方旭;王钰;王泉;唐永康;;WSNs中的分簇式压缩感知[J];仪器仪表学报;2014年01期

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7 蔡巍巍;汤宝平;黄庆卿;;面向机械振动信号采集的无线传感器网络节点设计[J];振动与冲击;2013年01期

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10 汤宝平;曹小佳;张国垒;;机械振动监测中的无线传感器网络时间同步研究[J];中国机械工程;2010年10期

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本文编号:1484114

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