大型起重机械在线监测的无线传感器网络节点设计.pdf

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1、76传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第9期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)09-0076-04大型起重机械在线监测的无线传感器网络节点设计刘大洋，赵伟，杨恒(中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室。上海200050)摘要：从大型起重机械结构健康监测的实际应用出发，结合无线传感器网络分布式、高鲁棒性的特点，设计了一种基于ZigBee的可对大型起重机械长期在线监测的无线传感器节点系统，并结合L

2、abVIEW针对节点的通信距离、数据传输可靠性以及功耗等进行了现场实验，证明了节点能够很好地完成结构健康监测数据的采集与发送，能够满足在实际现场环境中大型起重机械结构健康监测对通信距离和可靠性以及节点功耗的要求。关键词：起重机械；结构健康监测；无线传感器网络中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)09-0076-04DesignofWSNsnodeforlargehoistingmachineryonlinemonitoringLIUDa-yang，ZHAOWei，YANGHen

3、g(StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，Shanghai200050，China)Abstract：Awirelesssensornetworks(WSNs)nodessystembasedonZigBeeisdesignedforlargehoistingmachinerylong—termonlinemonitoring，thesystemisbasedon

4、practicalapplicationoflargeliftingmachinerystructuralhealthmonitoring．andhighrobustnessfeaturesofdistributedWSNs．Thecommunicationdistance．datatransmissionreliabilityandpowerconsumptionaretested．andresultsdemonstratesthatthenodescanwellcompletetheacquisitionand

5、sendingofstructuralhealthmonitoringdata，andcanmeettherequirementsofthecommunicationdistance，reliabilityandnodepowerconsumptionrequirementsforstructuralhealthmonitoringoflargeliftingmachinery．Keywords：hoistingmachinery；structuralhealthmonitoring；wirelesssensorn

6、etworks(WSNs)0引言的应用。但在大型起重机械健康检测应用中，相对有线监大型起重机械是现代生产搬运作业的主要工具，是工测的成本高、特殊部位布线困难，无线检测手段成本低、无业发展中的不可缺少重要装备。然而，由于起重机械大多需布线，在不适合布置有线节点的区域，通过布置无线传感需要长时间在高负载的情况下运转，不可避免地会产生各器节点进行实时动态监测更具优势，更符合长期在线监测的需求。种损伤现象，使得机械结构的承载力与安全性降低。如果1无线传感器网络节点不能及时有效地对其进行结构健康检测，极易出现安全性无线传感器

7、网络(wirelesssensornetworks，WSNs)是在问题甚至事故[1J。目前，针对大型起重机械的结构健康检微机电系统(micro—electro—mechanicalsystem，MEMS)、片上测手段主要还是以非在线检测技术为主，通过定期检查、停系统(systemonchip，SoC)、无线通信和低功耗嵌入式技术机测量等相对落后的技术手段来实现的。传统的非在的飞速发展中孕育出来的，其以低功耗、低成本、分布式和线检测技术不仅检测效率低，而且容易受到复杂的工作环境和灾害天气的影响，检验结果难以反映起重机

8、械实际运自组织的特点带来了信息感知的一场变革。行状态，不能满足现代化的高要求。无线传感器节点是无线传感器网络的基本单元，首先随着现代检测技术与传感技术的发展，有线检测技术由传感器模块采集数据信息，然后由处理器模块进行必要很好地克服了传统的非在线检测技术的缺点，得到了广泛的数据处理，再通过无线通信模块传输到目的地，电源管理收稿Et期：2015-01—16基金项