机械振动 WSN 比例补偿跨层同步采集触发方法

针对机械振动无线传感网络同步采集中的同步触发精度低问题,提出了一种比例补偿跨层同步采集触发方法。首先,基于跨层同步架构设计超宽带机械振动无线传感器网络节点,分析采集节点实际采集时钟构成;然后,使用单一硬件定时器作为采集控制时钟,跨层获取同步信息并进行同步触发延时控制;最后,根据周期性同步信息建立节点间的时间比例模型,根据采集节点上行链路时间比例对同步触发延时进行比例补偿,减小同步采集触发误差。实验结果表明,所提方法在单跳网络中同步采集触发误差均值为20 ns,最大值为50 ns,在两跳网络中同步采集触发误差均值为37 ns,最大值为76 ns,有效提高了机械振动无线传感器网络同步采集触发精度。     

机械设备状态监测无线传感器网络研究进展

通过分析无线传感器网络（wireless sensors network,简称WSN）的优势和潜能,提出将无线传感器网络应用于机械设备状态监测中,以弥补目前有线连接的机械设备状态监测系统的局限性。针对目前机械设备状态监测中所用的无线传感器网络节点硬件性能偏低、采样频率也低、缺乏信号同步采集研究、对大量数据快速可靠传输研究偏少、对于反映机械设备状态最关键的机械振动的监测还难以实现等问题,提出要实现基于无线传感器网络的机械设备状态监测,必须解决高速同步采集、实时可靠传输和能量供应等难题。指出了低成本、低功耗、微型化、网络化、多功能化将是无线传感器网络在机械设备状态监测应用中的发展方向。     

三轴高频采样的无线传感器网络节点设计

针对现有无线传感器网络节点的不足和机械振动信号采集的需求,设计一种应用于机械设备状态监测的三轴高频采样的无线传感器网络节点。该节点采用模块化设计,包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块、存储模块和电源模块五部分,其中数据处理模块MSP430处理器负责采集、存储、处理数据,无线通信模块CC2530处理器通过移植Zig Bee协议栈负责无线传输数据,数据采集模块采用MEMS加速度传感器通过三维正交组合方式拾取三轴加速度信号。经测试表明,该节点具有高采样率、大量程、三轴同步性的特点,能够满足机械设备高频振动监测的要求。     

基于工业无线传感器的“分布扩散萤火虫”时间同步算法

保障工业物联网中无线传感器节点的高速率数据采集和实时监控,时间同步是重要的技术之一。针对工业物联网中要求时间精度高、能量损耗小,传统的时间同步算法中同步随跳数聚累积,协调性、扩展性差以及鲁棒性等问题,提出分布扩散萤火虫时间同步算法。基于频率不同线性模型的萤火虫同步算法,解决晶振不同传感器的时间;广播式降低时间同步能耗,减小网络分组数据的传输量。通过仿真验证成对广播萤火虫同步方法在传感器节点上时间同步的有效性。     

无线传感器网络振动信号采集节点的设计

针对目前无线传感器网络节点采集旋转机械振动信号存在的高成本和大功耗问题,设计一种基于CC2530芯片的无线传感器网络节点。该节点采用数字式三轴加速度传感器拾取振动信号,以CC2530自带处理器为整个节点控制核心,将采集、存储、处理和传输等控制功能模块集成到一起,实现振动信号的准确采集和大数据量存储,并成功移植Zig Bee协议栈,实现数据的无线传输。经测试表明:该节点对于信号采集和无线传输具有较高的可靠性和稳定性,能够满足大多数旋转机械设备的振动监测要求。     

基于6LoWPAN的无线振动监测传感器网络的研究与应用

针对当前大多数机械设备运行环境复杂,人员难以接近等特点,为了能够满足机械振动信号采集的需求,设计了一种基于6LoWPAN的无线传感器网络振动监测系统。系统由6LoWPAN无线传感器节点、6LoWPAN网关节点、IPv6传输网络以及互联网终端用户组成。节点采用模块化设计,其中以自带处理器和无线通信功能的CC2630作为节点的核心,选择高精度三轴加速度计ADXL345采集振动数据。利用基于Contiki操作系统上的IAR开发工具设计6LoWPAN协议栈,实现了节点间的组网,将采集到的三轴加速度振动信号通过6LoWPAN无线传感器网络传输到接入IPv6网络的互联网用户终端上,并通过实验结果验证了该系统设计能够满足机械设备的较高频率振动监测的要求。     

无线传感器网络节点周期性休眠时间同步研究

为了实现无线传感器网络节点的有效时间同步,采用了OMNeT＋＋仿真工具,并改进了TPSN算法,提出了一种无线传感器网络节点周期性休眠时间同步算法。算法分为发现及收集子节点信息和节点同步两个阶段,实现了对无线传感器网络节点的实时精确时间同步。仿真结果表明,该时间同步算法能实现对网络节点十分准确的同步。     

基于FDSI的无线传感器网络煤矿甲烷气体监测系统

针对煤矿矿井开采过程中对甲烷气体安全监测系统的固定采样频率和固定数据传输频率能耗高的问题,该文设计了一种基于无线传感器节点动态采样策略FDSI的无线传感器网络甲烷气体监测系统。该方案将FDSI动态采样策略、基于ZigBee协议的传感器网络等技术融为一体,实现对矿井中甲烷气体的在线动态监测。试验验证该系统对矿井甲烷气体的实时监测具有能耗低、稳定性好、信息丢失率低等优点。     

机械振动无线传感网络数据分块无损压缩方法

针对目前机械振动无线传感器网络数据无损压缩方法效率低的问题,提出一种数据分块无损压缩方法,该方法主要由数据分割和数据编码组成。传感器网络节点首先对采集的振动数据进行分块处理,利用子带能量自适应量化方法压缩原始数据,以量化压缩数据完成对原始信号的预测;然后将量化数据还原,计算预测差值矩阵;最后,采用线性预测、自适应零游程编码和Range编码对量化压缩数据和差值矩阵进行编码,进一步去除数据冗余。将提出的数据分块无损压缩方法的压缩性能与其他无损压缩方法进行对比,实验结果表明该方法能在资源受限的无线传感器网络节点上有效实现机械振动信号的无损压缩。     

一种无线传感器网络节点硬件结构设计

针对无线传感器网络实时监测和突发事件处理的应用需求,设计了无线传感器网络节点.节点采用超低功耗的MSP430F149单片机和具有多种工作模式的无线射频模块nRF905,采用了声音、磁性和加速度3种传感器,用于实现对环境数据的采集和目标信息的探测,同时通过蜂鸣器、麦克风以及音频信号的接收放大和解码电路实现节点间的测距.     

机械振动监测中的无线传感器网络时间同步研究

通过分析多节点时间同步误差对机械振动监测的影响,得出机械振动监测中无线传感器网络时间同步方法应具有微秒级精度、低功耗以及多跳同步的特点。提出了一种低功耗的多跳时间同步方法,在已有单跳同步方法的基础上,使用基于贪婪启发式的算法来选取多跳同步方法中的参考节点对,从而将该单跳同步方法扩展到多跳同步。仿真与实验表明,所提方法与经典同步方法RBS具有相同的同步精度,并且大幅降低了同步能耗,可以满足机械振动监测的要求。     

基于压缩感知的新型声信号采集方法

介绍了一种基于压缩感知的声音信号采集方法,特别适合于无线传感器网络的声学监控应用,能够大大降低采样过程中对硬件采样速率和能量的需求,同时减轻了无线通信的负担,从而实现无线传感器的低成本化和实用化.利用声学信号在频域中的稀疏性质,在压缩感知相关理论的指导下设计了一种新型的随机压缩采样方法,实现了信号有用信息的高效获取;同时,利用加权L1 -magic算法对信号进行重构,完成完整的信号采集过程.仿真及实验表明,该方法能够实现在1/10以下标准采样频率下的声信号采集.     

一种无线烟雾传感器节点的设计与实现

无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送;介绍无线烟雾传感器节点的设计与实现,以CC2430芯片为核心,利用烟雾传感器设计硬件电路,并通过无线收发模块与网络协调器和上位机通信达到实时监控;讨论和提出烟雾传感器节点的低功耗设计并描述系统的软件架构及实现方法。系统具有较高的实用性和可靠性,成本低,功耗低,具有良好的应用前景。     

一种通用的无线传感器网络监控平台

获取和处理传感器节点采集的各种信息,并实现监控信息的实时显示是无线传感器网络成功应用的关键.阐述了如何获取传感器节点信息,在此基础上构建了一种基于C/S模式双层软件架构的无线传感器网络监控平台,并采用多线程和模块化技术实现了该平台.在自主研发的节点上应用表明:监控平台能快速显示监控区域的实时信息、节点状态及实现移动目标的定位和跟踪,平台操作简便,稳定性高,通用性强.     

基于FAHP的机械振动WSN均衡拓扑构建方法

针对机械振动无线传感器网络因拓扑不均衡导致传输时延和网络传输能耗增加的问题,提出了一种基于模糊层次分析(fuzzy analytic hierarchy process,简称FAHP)的均衡拓扑构建方法,该方法由构建模糊判断矩阵和计算权重向量组成。首先,传感器节点进行簇内通信获取信标广播信息,将信标节点网络决策因子统一量纲化,利用网络决策因子构建模糊判断矩阵;其次,检验模糊判断矩阵一致性,采用行和归一化处理或拉格朗日最小二乘法计算权重向量;最后,传感器节点通过权重向量计算出各个信标节点综合权值,关联最优信标节点为父节点加入网络,将提出的模糊层次分析拓扑构建方法与基于链路质量单准则构建网络拓扑机制进行对比。实验结果表明,该方法能有效改善传输时延和机械振动无线传感器节点网络寿命。     

基于DSP的振动信号检测仪

采用DSP芯片TMS320VC5402对机械振动信号进行实时分析处理,设计了一种实时监测机械振动情况的检测系统.该系统能将机械振动的频率、振幅及相位信息传输给PC机,利用VB软件绘出振动信号的时域或频域图形,并且可以通过PC机发送分频系数给DSP,控制其采样频率,从而达到精确采样振动信号的目的.     

基于ZigBee技术的数据采集系统的设计

作为一种短距离通信技术,ZigBee以其低成本和低功耗成为无线传感器网络的一种理想数据传输方法。基于无线传感器网络的数据采集系统在工农业中有广泛的用途。基于ZigBee协议,设计并实现了无线传感器网络中的终端节点、数据采集节点和系统的监控软件,同时采用ZigBee协议在网络路由的基础上实现了传感器网络的组网和传输。为了保证数据参数的安全性,在无线传感器网络中采用LBlock算法实现受信任的安全协议。实验表明,该数据采集系统能够实时采集和监控多种信息数据。     

非同步采样下电力系统相量测量修正算法

非同步采样条件下,利用傅里叶变换进行相量分析将出现由频谱泄漏造成的误差。针对工频交流正弦信号中基波电压偏移且采样频率恒定而引起的非同步采样误差,推导了非同步采样下傅里叶变换结果表达式,建立了离散傅里叶变换相角与幅值的误差模型,得到相角和幅值误差与频率偏移量和采样初始相位角的函数关系,提出了基于基波正序分量法的相角与幅值修正算法。所提算法不需要对信号施加特殊的窗函数。仿真和实测结果表明,在基波频率波动剧烈、高斯白噪声存在、非同步采样程度较大的情况下,利用较少的计算量便可准确地获得信号的相角和幅值,适用于电力系统相量的高精度快速测量。     

基于改进AFSA算法的智慧农业监测网络研究

智慧化农业监测实际上是将无线传感器网络应用于农业监测场景中实时采集农田、气象、养殖等方面的数据。多个微小型嵌入式系统相互协作共同构成无线传感器网络,可实时监测、感知、收集和处理环境信息,并以无线通信方式进行信息交互。无线传感器网络覆盖是无线传感器网络监测的基础,直接影响网络感知质量。建立了面向农业场景的无线传感器网络覆盖问题模型,提出了一种基于改进人工鱼群算法的覆盖优化策略,提高了网络覆盖率和算法收敛性,得到最优网络传感器节点覆盖。     

非稳态信号计算阶次分析中的重采样率研究

对于转频不断变化的旋转机械振动信号,运用阶次跟踪分析方法能够避免常规快速傅里叶分析中出现的“频率模糊”现象。在试验设计阶段,时域采样率凭经验设定,角域重采样信号存在阶次混迭现象。分析了角域重采样和时域采样的关系,得出在实际操作中由所需角域分析带宽和预期转速确定时域采样率,再由采样率和实际转速确定实际角域重采样阶次和分析带宽,推导出了时域采样频率和采样阶次必须满足的条件,进行了仿真算例分析。最后,以某型航空发动机起动时的振动信号为例,进行状态检测分析,验证了该方法的正确性和有效性。