无线传感器网络振动信号采集节点的设计.pdf

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1、2015芷仪表技术与传感器2015第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7无线传感器网络振动信号采集节点的设计张琨，武兵(太原理工大学，新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西太原030024)摘要：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

2、，实现振动信号的准确采集和大数据量存储，并成功移植ZigBee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。关键词：无线传感器网络；振动监测；ZigBee技术；CC2530中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)07—0068—03DesignofWirelessSensorNetworkNodeforCollectingVibrationSignalZHANGKun．W

3、UBing(KeyLabofAdvancedTransducersandInteHigentControlSystem，MinistryofEducationandShanxiProvince，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Atpresent，thesignalacquisitiondeviceforthevibrationsignalsofrotatingmachineryhastheproblemofhi

4、ghcostandhighpowerconsumption，aimingatthisawirelesssensornetworknodebasedonCC2530wasdesigned．Thenodewasmadeupofthetri-axialaccelerometertocollectvibrationsignalandtakeCC2530ownprocessorasacentralprocessingunit．Dataacquisi—tion，storage，processingandtr

5、ansmissioncontrolmoduleswereintegratedtogethertorealizetheaccuracyofthevibrationsignalac-quisitionandthelargeamountsofdatastorage．ThenodeusedtheZigBeeprotocolstacktoachievemutualcommunicationbetweennodes．Theexperimentsshowthatthenodeforsignalacquisit

6、ionandwirelesstransmissioniswithhighreliabilityandstabilityandmeetstherequirementsofrotatingmachineryvibrationmonitoring．Keywords：wirelesssensornetwork；vibrationmonitoring；tigBeetechnology；CC25300引言可精确采集16g(1g=9．8m／s)范围内0—100Hz的空间振动现有旋转机械振动监测系统普遍采用有线

7、连接的方式，存信号，并实现节点问110m范围内数据的可靠传输，初步解决在成本高、布线复杂、电缆易于磨损、可维护性差、灵活性差等了无线传感器网络应用于旋转机械振动监测所遇到的采样频缺点。随着科技进步，有线监测方式很难有效采集高速旋转设率和精度较低、功耗较大、成本高等问题。备的振动信号，采用无线传感器网络构建无线分布式振动监测1节点总体方案设计系统可以弥补传统有线方式的不足¨。目前多数无线传感器旋转机械振动信号的采集要求节点具有采集空间信号的网络节点采用双处理器控制，将数据采集和存储与数据发送分能力

8、，还要求高精度及与之相适应的大容量存储空间，同时无开控制，不仅保证节点高性能的工作，而且有剩余运算能力对线传感器网络节点本身受体积及所处环境限制，可携带能量有数据进行初步处理，但是功耗高，也增加了单个节点的成本；现限，因此要求设计方案以低功耗、高效率为基准。存振动信号无线传感器网络节点大多采用单轴加速度传感器，节点由传感采集、控制与处理、大容量数据存储、无线通信保证单个方向上较大测量范围、高采样率和高精度，但旋转机及电源管理五大功能模块组成，每个模块在设计时均需兼顾高械振动方向不能预判，采用单轴