zigbee技术在机械振动信号监测中的应用研究

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1、北京化工大学硕士学位论文Zigbee技术在机械振动信号监测中的应用研究姓名：吕育斌申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：何宾20090601摘要Zigbee技术在机械振动信号监测中的应用研究如今伴随着Zigbee无线传感器网络技术的不断发展，该技术在工业控制领域的应用越来越引起了人们的普遍关注。Zigbee作为一种崭新的2．4G无线局域网通讯技术，具有低复杂度，低速率，低功耗和低成本等特点。本文将微机电系统(MEMS)技术与Zigbee技术相融合，设计并初步实现了一套专用于机械振动信号监测和无线数据传输的系统。本文首先简要介绍了M

2、EMS技术和Zigbee技术的特点，然后给出了系统的详细软硬件设计方案。该系统硬件上由数据采集模块，Zigbee端节点射频模块，Zigbee中继节点射频模块和嵌入式网关构成。在此硬件基础之上，使用基于TinyOS操作系统的NesC语言对节点应用程序进行编写，使用通讯原语剖析了现有的Zigbee通讯协议，移植协议栈网络层的部分功能，构建了基于Zigbee技术的多跳无线传感器网络，可靠地把MEMS加速度传感器输出的振动信号无线汇聚到嵌入式网关中进行数据处理和分析。此外，为了进一步降低网络的整体功耗，本文在Zigbee网络中继节点中还使用自适应加

3、权融合算法对网络中数据进行数据融合，减少网络中的无线数据通讯量。Zigbee网络节点之间严格的时间同步是网络保持低功耗特性的前提条件，本文提出并实现了一种改进的泛洪时间同步算法(FTSP)用于保证各个节点与网关节点间的时间同步，同时补偿了因由于节点上晶振的时摘要钟漂移而产生的时间同步误差，大大提高了节点间的时间同步精度。最后在以上设计的基础上给出了系统的性能测试结果，证明了该系统达到了基本的设计要求，为今后将Zigbee技术进一步应用在工业领域打下良好的基础。关键词：Zigbee，无线传感器网络，机械振动，信号监测，时间同步IlAbstra

4、ctRESEARCHoNAPPLICATIoNoFMECHANICALVIBRATIoNSIGNALMoNIToRINGSYSTEMBASEDoNZIGBEEABSTRACTAlongwiththedevelopmentofwirelesssensornetwork,Zigbeehasarousedwidespreadconcerninthefieldofindustrialcontr01．Zigbee，asanew2．4GwirelessLANcommunicationtechnology,hasadvantagesoflowcomple

5、xity,lowpowerandlowspeed．Inthisthesis，amechanicalvibrationsignalmonitoringandwirelessdatatransmissionsystembasedonMEMSandZigbeetechnologyisintroduced．First，thisthesisbrieflyintroducesthefeatureofMEMSandZigbeetechnology．Andthensoftwareandhardwaredesignofthesystemisgiveninde

6、tail．Thesystemisconsistedofdataacquisitionmodule，Zigbeeendmote，Zigbeerelaymoteandtheembeddedgateway．Atthebaseofthehardware，NesclanguagebasedonTinyOSoperationsystemisusedtoprogramthemotes．Withtheuseofcommunicationprimitives，thisthesisanalyzestheexistingZigbeecommunicationpr

7、otocol，andtransplantssomefunctionsofnetworklayerprotocolstacktobuildamulti—hopwirelesssensornetwork，whichcanreliablyconvergevibrationsignalfromMEMSaccelerometertoth．egatewayfordataprocessingandanalysis．What’Smore．ToIIIAbstractfurtherreducetheoverallpowerconsumptionofthenet

8、work，self-adaptiveweightedintegrationalgorithmisusedinrelaymotestointegrateandreducetheam