基于物联网的机械设备在线监管系统设计

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1、基于物联网的机械设备在线监管系统设计摘要：通过数据采集节点采集机械设备的运行数据（包括振动参量、温度、湿度参量），采用zigbee协议构建无线传感器X络，汇聚节点信息，并通过串口传输到嵌入式平台，完成对采集数据的分析处理，可对设备进行实时监控。　　关键词：物联X；复杂机械设备；在线监测；无线传感器X络；ZigBee　　：TP212：A：1006-8937（2013）05-0005-02　　随着现代化科技的飞速发展，越来越多的生产企业引入了自动化生产线以减少人力成本和提高企业效益。然而，生产线的每个机械设备都会出现疲劳或者损坏的现象。因此，引入物联X技

2、术，实现对大型复杂机械设备的故障情况进行实时在线监测，对事故进行提前预警，避免了人工巡查的繁重工作，降低了企业的运行成本，避免企业的重大财产损失和人员的伤亡。　　1系统体系结构及功能　　系统根据物联X架构分为三层（图1）：感知层、X络层及应用层。其中感知层包括安装在机械设备上的无线传感器X络节点（即数据采集点）以及汇聚节点，它们构成了一个完整的CU，通过ZigBeeX络汇聚到协调节点。　　协调节点对所收到的各终端节点进行数据融合，封装成一定的数据格式，通过串行端口传递到嵌入式X关。　　嵌入式X关从协调节点的串口读取数据，对自定义协议进行解码，并在该嵌

3、入式X关中构建TCP服务器及CU的选择和温湿度、振动传感器选择。　　首先，节点MCU选择了TexasInstruments公司的CC2530　　F256。因为CC2530是基于MEMS制造技术，把微处理器（内部集成增强型8051核），存储器和射频前端芯片整合在一起，那么制作出来的数据采集节点体积小，安装在待测设备的不同部位，能够实时体现该设备的运行状态，能反应设备的真实运行状况。并且具有超大容量RAM和超大容量程序存储器，同时具有12位高精度和高速A/D转换，满足本设计对微处理器的要求。　　其次，选择了温湿度一体的SHT1X系列的传感器。SHT1x属

4、于Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接，输出完全标定的数字信号。　　对于加速度传感器选择了美国模拟器件公司（ADI）的ADXL345ACCZ加速度传感器，本传感器是带有信号调理电路，提供数字电压输出（I2C输出）的小量程、小外形、低功耗的3轴加速度计。能够对机械设备不同方向上的加速度进行检测，准确反映出设备的运行状态。　　3系统部分软件设计　　软件系统包括三部分内容：传感器节点软件、嵌入式X关软件，以

5、及PC端活终端软件。　　3.1传感器节点软件　　传感器节点软件采用TI的Z-STACK协议栈。该协议栈实现了IEEE802.15.4以及ZigBee协议。开发工具为IARE].北京：摘要：通过数据采集节点采集机械设备的运行数据（包括振动参量、温度、湿度参量），采用zigbee协议构建无线传感器X络，汇聚节点信息，并通过串口传输到嵌入式平台，完成对采集数据的分析处理，可对设备进行实时监控。　　关键词：物联X；复杂机械设备；在线监测；无线传感器X络；ZigBee　　：TP212：A：1006-8937（2013）05-0005-02　　随着现代化科技的飞

6、速发展，越来越多的生产企业引入了自动化生产线以减少人力成本和提高企业效益。然而，生产线的每个机械设备都会出现疲劳或者损坏的现象。因此，引入物联X技术，实现对大型复杂机械设备的故障情况进行实时在线监测，对事故进行提前预警，避免了人工巡查的繁重工作，降低了企业的运行成本，避免企业的重大财产损失和人员的伤亡。　　1系统体系结构及功能　　系统根据物联X架构分为三层（图1）：感知层、X络层及应用层。其中感知层包括安装在机械设备上的无线传感器X络节点（即数据采集点）以及汇聚节点，它们构成了一个完整的CU，通过ZigBeeX络汇聚到协调节点。　　协调节点对所收到的

7、各终端节点进行数据融合，封装成一定的数据格式，通过串行端口传递到嵌入式X关。　　嵌入式X关从协调节点的串口读取数据，对自定义协议进行解码，并在该嵌入式X关中构建TCP服务器及CU的选择和温湿度、振动传感器选择。　　首先，节点MCU选择了TexasInstruments公司的CC2530　　F256。因为CC2530是基于MEMS制造技术，把微处理器（内部集成增强型8051核），存储器和射频前端芯片整合在一起，那么制作出来的数据采集节点体积小，安装在待测设备的不同部位，能够实时体现该设备的运行状态，能反应设备的真实运行状况。并且具有超大容量RAM和超大

8、容量程序存储器，同时具有12位高精度和高速A/D转换，满足本设计对微处理器的要求。　　其次，选择了温湿度一体