基于ZigBee技术的无线振动监测系统研制
本文选题:无线振动监测系统 切入点:ZigBee 出处:《青岛科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在现代化工业生产过程中,大型旋转机电设备的使用遍布于各行各业中,因此对于机电设备的的故障诊断也十分普遍。通过对生产过程中各类机电设备的状态监测可以及时甚至预先勘测到设备的一系列故障问题。做到提前预警、提前检修,有效避免因设备故障导致的生产停线以及某些意外事故的发生。机械设备状态监测与故障诊断技术是一种综合了多门学科的实用技术,它不仅需要充分分析各类设备在产生不同故障时所表现出的特有机械参数,还需要通过一定的检测指标与方法提取相应故障参数特征。为实现机械故障相关参数的分析任务,必须设计相应的硬件检测装置并对合适的数字信号处理算法对其做进一步处理。某些机械设备的运行环境中,可能存在高温高热,空间结构复杂等因素,因此造成在安装数据采集设备时往往会面对布线困难,实现成本偏高等问题。另外一个不容回避的问题就是,一般监测装置往往采用有线方式进行装置间的数据传输,为了避免现场电磁环境对于数据采集以及数据传输过程中造成的信号干扰,一般的解决办法是选择高性能的电子元件并开发复杂的电路结构来消除信号中的干扰噪声与预防通信过程中的丢包、粘包等常见问题。本文从两个角度开展对于如何降低故障诊断系统实现成本这一课题的可行性研究:首先,将传统的有线通信网络转换为基于ZigBee技术的无线网络,使得布置传感器网络的复杂度得以降低;其次在解决信号降噪与相关算法实现上面,尽量利用软件算法来代替硬件电路。文中分别使用编软件程方式实现了小波变换滤波、Hilbert变换求取包络线以及快速傅里叶变换等。经过以上算法处理的信号可以更加精准的为故障诊断工程师提供待监测设备的运行参数,本文也介绍了如何将系统中的上位机处理软件移植到了嵌入式操作系统中,以增强本系统的扩展性。本文最终将传感器采集结点、网关节点以及上位机监控软件结合成为一套完整的无线振动监测系统并在实验室环境中对其进行了相应的性能测试。
[Abstract]:In the process of modern industrial production, large rotating electromechanical equipment is used all over the world. Therefore, the fault diagnosis of electromechanical equipment is also very common. By monitoring the condition of all kinds of electromechanical equipment in production process, a series of trouble problems can be detected in time or even in advance. The technology of mechanical equipment condition monitoring and fault diagnosis is a kind of practical technology which synthesizes many disciplines. It not only needs to fully analyze the special mechanical parameters of all kinds of equipment when they produce different faults, but also needs to extract the corresponding fault parameter characteristics through certain detection indexes and methods, in order to realize the analysis task of mechanical fault related parameters. It is necessary to design the corresponding hardware detection device and further deal with the appropriate digital signal processing algorithm. In the operating environment of some mechanical equipment, there may be some factors, such as high temperature and high heat, complex space structure, etc. Therefore, when installing data acquisition equipment, it is often faced with problems such as difficult wiring and high cost. Another unavoidable problem is that general monitoring devices often use wired methods to transmit data between devices. In order to avoid the signal interference caused by the field electromagnetic environment in the process of data acquisition and data transmission, The general solution is to select high-performance electronic components and develop complex circuit structures to eliminate interference noise in the signal and prevent packet loss during communication. In this paper, the feasibility study of how to reduce the cost of fault diagnosis system is carried out from two angles. Firstly, the traditional wired communication network is transformed into a wireless network based on ZigBee technology. The complexity of the sensor network is reduced. Secondly, the signal de-noising and related algorithms are implemented. The software algorithm is used to replace the hardware circuit as far as possible. In this paper, the wavelet transform filter Hilbert transform is used to obtain the envelope and the fast Fourier transform respectively. The signal processed by the above algorithm can be better. To provide the fault diagnosis engineer with the operating parameters of the equipment to be monitored, This paper also introduces how to transplant the host computer processing software to the embedded operating system to enhance the expansibility of the system. The gateway node and the host computer monitoring software are combined into a complete wireless vibration monitoring system and the corresponding performance tests are carried out in the laboratory environment.
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP274;TN92
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,本文编号:1610698
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