基于zigbee网络的便携式机械环境监测系统

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1、基于ZigBee网络的便携式机械环境监测系统重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：吴锦指导教师：刘晓明教授副导师：韩术讲师专业：信号与信息处理学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一六年四月PocketMechanicalEnvironmentMonitoringSystemBasedonZigBeeNetworkAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEn

2、gineeringByWuJinSupervisor:Prof.LiuXiaomingAssistantSupervisor:LecturerHanShuSpecialty：SingalandInformationProcessingCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2016中文摘要摘要现代化高质量的产品标准使得传动系统更加复杂与精密，因此这也对如今传动系统的安全性提出了更高的要求：多目标监管

3、和性能实时监管。在机械传动系统中，由于材料、设计或者品控不合格等原因，齿轮等机械设备在一段时间之后就会出现各种暗伤，时常会引起重大灾难事故。因此针对机械传动环境监测系统的研究和设计对于降低事故发生概率，保证生命和财产安全，具有非常重大的意义。第一、为了解决传统检测设备笨重的缺点，本系统摒弃了采用笔记本甚至专用设备作为检测界面的方法，而是采用了基于Android的嵌入式系统开发的监测界面，监测人员可以通过手机或者平板等安卓设备进行监控，节约了硬件成本的同时提高了灵活性。第二、针对传统检测设备的检测对象的单一性，

4、本系统为了节约能耗而采用了基于ZigBee开源协议栈的无线组网方式，可以实现多目标的实时监测。但是由于监测数据量巨大以及机械环境对于无线传统的干扰，无线网络的实时传输速度比较低，因此在实时监控时本论文采用了基于ARMA（AutoRegressiveandMovingAverage）预测振动峭度的SDT（SwingingDoorTrend）数据压缩算法，实现对大量数据的实时压缩，以保证监测实时数据的流畅性和准确性。为了保证故障分析的准确性，本系统可以存储上百小时的最新数据在每一个硬件节点中。在处理器方面，主控制

5、芯片采用基于Cortex-M3内核的ARM芯片，同时采用了德州仪器公司的C5000系列DSP（DigitalSignalProcessor）芯片作为数据压缩算法的协处理器芯片。在数据采集方面，硬件网络节点的前端可以对振动、温度、转动速度和转动加速度四种数据进行采集和存储。在无线网络方面，采用AT86RF212作为构建ZigBee网络的无线传输芯片，移植了基于ZigBee协议和Contiki操作系统的FreakZ协议栈，并且对其处理能力进行了相关优化。在显示端通信方面，通过在无线网络的协调器上增加小尺寸Wi-F

6、i通信模块与安卓设备进行无线通信，完成最终的数据接收和显示。根据以上要求，开发了小巧便携、可靠性高、成本低廉的多种数据无线监测系统，为故障诊断提供了有力的数据支撑。关键字：ZigBee，SDT，Android，Contiki操作系统，FreakZ协议栈I英文摘要ABSTRACTThehighstandardsofindustrializationproductsdemandthatamechanicaldrivensystemneedstobemorecomplicatedandprecise.Soatpre

7、sentthequalityofamechanicaldrivensystemmustbebetterthanever:multi-objectiveandreal-timemonitoring.Atthesametime,duetothedisqualificationofmaterials,designorqualitycontrolling,mechanicalequipmentmayhavesomeproblemssuchasinternalinjury.Theseproblemsmaycausedi

8、sasters.Soitissignificanttoresearchhowtodesignamonitoringsystemintheenvironmentofautomateddrivendevices.Theresearchofhowtodesignagoodmonitoringsystemwillbeveryhelpfultocutdowntheaccidentrateandwillguar