面向機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)通過無線通信的方式形成自組織監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并通過嵌入式系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理，最后通過自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶終端，從而對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起支撐作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、智能交通和智能家居等領(lǐng)域已經(jīng)有非常廣泛的應(yīng)用，由于在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測領(lǐng)域面臨機(jī)械振動(dòng)信號高速拾取、高精度同步采集、可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸、片上處理能力、

2、能量供應(yīng)以及缺少一套適合于機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)的問題，使得其應(yīng)用受阻，一旦這些問題得到解決，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅４蟮膽?yīng)用潛力。本文圍繞上述問題展開研究，主要工作如下。
　　論文設(shè)計(jì)了雙處理器架構(gòu)的節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)方案，采用Cortex M3內(nèi)核的32位ARM處理器的STM32和低功耗無線射頻芯片CC2430為核心，搭配16bit分辨率的ADC采集芯片和MEMS加速度傳感器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械振動(dòng)信號的高速高精度采集；集成

3、大容量的Micro SD作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，采用先存儲(chǔ)后傳輸?shù)姆桨?，從而解決了高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題；選用大容量鋰電池，設(shè)計(jì)了混合式供電系統(tǒng)，滿足節(jié)點(diǎn)對電源質(zhì)量的要求，并對各用電模塊采用動(dòng)態(tài)電源管理的方式，有效的降低了節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行功耗。
　　在上述硬件平臺(tái)上，節(jié)點(diǎn)軟件移植了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，有效的對節(jié)點(diǎn)任務(wù)合理調(diào)度和管理，降低了模塊之間的耦合性，提高了程序的移植性和開發(fā)速度；移植了文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)以文件的格式保存在SD卡上，更方便實(shí)行采集

4、數(shù)據(jù)的檢索和管理；另外，設(shè)計(jì)了機(jī)械設(shè)備振動(dòng)信號片上處理軟件，有效的減少了數(shù)據(jù)傳輸通信量。
　　基于上述設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的軟硬件平臺(tái)，結(jié)合課題組其他成員設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和上位機(jī)監(jiān)測軟件，實(shí)現(xiàn)了多節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸，形成了一個(gè)完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。
　　文章的最后對于本文的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望，希望隨著工作的進(jìn)一步深入，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)