基于ZigBee技术的设备状态监测与故障诊断系统设计

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1、分类号：TP206+.3单位代码：10110学号：S20110356中北大学硕士学位论文基于ZigBee技术的设备状态监测与故障诊断系统设计硕士研究生刘涛涛指导教师潘宏侠教授学科专业机械设计及理论2014年5月16日图书分类号TP206+.3密级非密UDC硕士学位论文基于ZigBee技术的设备状态监测与故障诊断系统设计刘涛涛指导教师（姓名、职称）潘宏侠教授申请学位级别工学硕士专业名称机械设计及理论论文提交日期2014年月日论文答辩日期2014年月日论文评阅人教授副教授答辩委员会主席教授2014年月日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本

2、人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全

3、部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于ZigBee技术的设备状态监测与故障诊断系统设计摘要设备状态监测与故障诊断技术是一门涵盖了多个学科的实用技术。随着状态监测技术的不断发展和进步，在实际生产中对设备的安全、稳定、满负荷运行提出了更高的要求。因此只有及时了解设备的运行状态，才能够有效地预防故障的发生，从而减少损失。传统的设备状态监测系统很多采取有线的方式，而在一些工业现场中往往存在着高温高热、环境复杂等特殊场合，在这样的环境中采用有线传输往往会造成布线困难、所需成本过高、信号干扰严重等问

4、题。因此设计一种基于无线传感器网络方式采集、传输数据的状态监测与故障诊断系统显得尤其重要。ZigBee技术是目前众多无线传感器网络技术中的一种重要技术，该技术的独特之处在于其是一种短距离、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。另外它还具有覆盖区域大、监测精度高、部署速度快等优点，可以有效克服有线传输带来的一系列问题，并能在不影响企业正常生产的前提下对关键设备进行状态监测。本文在深入研究ZigBee技术的设备类型、拓扑结构、协议规范、路由协议及技术特点的基础上，将其应用于设备的状态监测与故障诊断中，开发设计了基于ZigBee技术的设备

5、状态监测与故障诊断系统，包括了系统无线传感器网络的软硬件设计、系统上位机监测软件的开发以及对信号进行故障诊断的实现。文章首先介绍了ZigBee技术和设备状态监测的研究现状，并阐述了ZigBee技术应用于状态监测中的优势和可行性，之后又深入研究了ZigBee技术的基本理论、设备类型及协议规范等；在此基础上，提出了将ZigBee技术应用于设备状态监测及故障诊断中的设计思路，完成了对系统整体架构的设计，并且设计了ZigBee传感器节点和协调器节点的硬件结构及相关电路图；然后，文章设计了基于LabVIEW的上位机监测软件，实现了对采集数据的显示和存储等

6、功能；最后，通过实验的方式验证了ZigBee无线传感器网络及上位机相关功能模块的有效性，并通过频谱分析确认了实验对象的故障类型，实现了系统的故障诊断。关键词：ZigBee技术；无线传感网络；状态监测；故障诊断中北大学学位论文Equipmentconditionmonitoringandfaultdiagnosissystemde-signbasedonthetechnologyofZigBeeAbstractEquipmentconditionmonitorandfaultdiagnosisisamultidisciplinarycompreh

7、ensiveandpracticaltechnology.Thistechnologyisevolvingandprogressing，becomingmoreurgentintheindustryproductionequipment.Itrequiressafety,stable,long,fullloadoperation,soonlykeepabreastoftheoperationalstatusofequipment,soitcanbeabletoeffectivelypre-ventfailureandreducelosses.T

8、raditionalequipmentconditionmonitoringsystemarewiredtotakeavarietyoftempera