基于Zigbee的振动监测无线传感器网络设计.pdf

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1、2010年11月机床与液压NOV．2010第38卷第22期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．38No．22DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．22．037基于Zigbee的振动监测无线传感器网络设计许俊杰，陈磊，董辛昊(郑州大学振动工程研究所，河南郑州450001)摘要：在分析Zigbee协议标准的基础上，提出以射频芯片CC2430为核心、结合Zigbee技术的振动监测无线传感器网络的设计方案，论述系统的构成和工作原理，重点介绍无线传感器节点的硬件和软件的设计，为某些场合下振动监测布线困难时提供可行的途径。关键词：无线传感器网络；Z

2、igbee技术；CC2430无线传输芯片；振动监测中图分类号：TP393：TN914文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)22—107—2TheDesignofWirelessSensorNetworkforVibrationMonitoringBasedonZigbeeXUJuniie，CHENLei，D0NGXinmin(ResearchInstituteofVibrationEngineering，ZhengzhouUniversity，ZhengzhouHenan450001，China)Abstract：Basedontheanalysisofthesta

3、ndardZigBeeagreement，thedesignofZigBeewirelesssensorforvibrationmonitoringsolutionwaspresentedadoptingRFchipCC2430asMCU．Thesystem’Sstructure，workingprincipleandhardwarecircuitsandsoftwaredesigningweregiven．Itprovidesafeasiblewayforthedifficultiesofsomewiringinvibrationmonitoring．Keywords：Wirel

4、esssensornetworks；Zigbeetechnology；CC2430RFchip；Vibrationmonitoring一般情况下，在线监测系统或检测仪器可通过电2总体设计缆进行安全可靠的数据传输，但在有些场合下，现场总体设计规划如图1所示，组建无线传感器网络条件比较恶劣，传感器布线不便或者走线成本过高，对工业设备振动参量进行监测采集，并诊断设备运行都会限制状态监测与故障诊断系统的使用；监测仪器情况。中，传输电缆(特别是传感器端)的故障或破损也(1)工作方式为在线监测(也可理解为在线点检)；会影响仪器的正常使用，增加了对维修工作的要求。(2)传感器类型为加速度传感器；

5、而无线传感器网络是集信息采集、传输、处理于一体(3)数据采集方式。各个节点的工作状态由上的综合智能信息系统，在降低安装和维修成本、方便位机控制。采用TDMA(TimeDivisionMultipleAc．使用方面具有一定的优越性。无线技术的大规模普及cess，多址分时接入)的工作方式，每个时间段上只只是时间早晚的问题，在设备故障诊断中引入无线传有一个节点接人工作。为了节省功耗，每个节点工作感器网络一定程度上也是一种趋势。间隔以rain为单位，正常工作传输时只传送特征值为此，作者在分析Zigbee无线传感器网络的特(如加速度单峰值)，同时传感器节点存储一组当前点和关键技术的基础上，提

6、出了一种面向状态监控中波形数据，若上位机请求可上传此波形数据；振动信号的采集与传输，采用Zigbee无线通信技术(4)结构，采用树形或网状拓扑。树形时，每构建无线传感器网络的设计方案。个区域或机组有若干无线传感器节点，传感器节点数1Zigbee技术简介据由簇节点收集，簇节点数据由数据采集点收集，数Zigbee是IEEE802．15．4协议的代名词，根据这据采集点与Pc机通信，上位Pc机与工业以太网相个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信连。节点、数据收集点和无线传感器节点采用同样的技术。2004年推出Zigbee1．0版本，目前稳定版本为软硬件结构，只是在传感器节点要连接传

7、感器而其余2．0，最新版本为ZigbeePro。其特点是近距离(部分二者不需要此环节。若通信距离不够，不必采用网状芯片理论距离可达500m)、低复杂度、自组织、低拓扑，各节点采用中继接力的方式进行数据传输，节功耗、低数据速率、低成本，工作在2．4GHz免费频点设计中预留对此通信方式的支持；段。Zigbee是目前在工业网络化无线测控系统中采用(5)实施方式为分布实施，各无线通信节点采的主要无线组网方式，主要的嵌入式芯片制造商也用同样的软硬件模块。在现有加速度传感器的基础