專利名稱：基于wsn的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水利水電、交通樞紐等施工項目中機群的狀態(tài)監(jiān)測領域，特別是一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
近年來，水利水電、交通樞紐施工項目工程量較大，工期緊，工程質量要求十分嚴格，其必然要用現(xiàn)代化程度很高的施工機械設備來完成。從某種意義上講，施工機械對工程施工質量起著決定性的作用。由于施工設備多系露天作業(yè)，受風雨、日曬、大氣、粉塵影響和侵蝕，工作環(huán)境十分惡劣，故障頻繁；且施工生產的特性決定了它們工作在各工地上，分散性大，流動性強，給故障的及時排除帶來了很大困難。而傳統(tǒng)的制造業(yè)生產設備實時監(jiān)測需要鋪設大量的電纜或光纖，以構成傳輸網絡，對于工作環(huán)境要求苛刻的場合(如旋轉部件、壓縮機等)會限制布線和供電，監(jiān)測網絡建設和維護成本很高。隨著機械設備復雜性和自動化程度的提高，傳統(tǒng)的維護技術(如停機檢修和計劃維護)難以滿足維護成本與效率的需求，需要更合理高效的設備運行狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術來減少故障停機時間，降低運行和維護成本，并延長設備的服役期限。WSN是wireless sensor network的簡稱，即無線傳感器網絡。中國專利200910014364. 4提供了一種無線傳感器網絡節(jié)點，可以實現(xiàn)遠程控制并節(jié)約電能；中國專利200910159494. 7提供了一種無線傳感器網絡的路由方法、無線傳感器節(jié)點及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)網內數據傳輸的負載均衡。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，可以便利的對施工項目中機群狀態(tài)進行監(jiān)測，從而減少機群中設備的故障停機時間，降低運行和維護成本，并延長設備的服役期限。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；各個無線傳感器節(jié)點的數據直接或沿節(jié)點逐跳的傳輸至匯聚節(jié)點；所述的匯聚節(jié)點為增強數據處理功能的傳感器節(jié)點或僅帶有無線通信接口的網關設備。所述的無線傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理模塊、無線通信模塊和能量供應模塊組成；傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據轉換，處理模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的處理操作、存儲和處理本身采集的數據和其它節(jié)點發(fā)來的數據，包括數據安全、通信協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務管理；無線通信模塊負責與其它傳感器節(jié)點或匯聚節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數據；電源供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的電源。所述的多個無線傳感器節(jié)點之間和無線傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間采用Zigbee協(xié)議實現(xiàn)無線組網。所述的數據管理與分析平臺采用虛擬儀器平臺通過編程實現(xiàn)。所述的數據管理與分析平臺是根據機械故障診斷標準，確定故障診斷方法，并建立特征庫，通過Labview編程對無線傳感器網絡傳輸的數據進行有效的數據處理，得到辨識機械設備故障的特征參數，通過查詢特征庫，得到機械設備的運行狀態(tài)。所述無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測參數包括設備的機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫、位移、速度、加速度、噪聲、機油壓力、液壓傳動油油壓、發(fā)動機轉速和/或燃油量。一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟一、安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡；二、無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；三、數據管理與分析平臺采用虛擬儀器平臺，根據機械故障診斷標準，確定故障診斷方法，并建立特征庫，通過Labview編程對無線傳感器網絡傳輸的數據進行有效的數據處理，得到辨識機械設備故障的特征參數，通過查詢特征庫，得到機械設備的運行狀態(tài)；通過上述步驟實現(xiàn)對機群的狀態(tài)監(jiān)測。所述的無線傳感器節(jié)點之間采用沿節(jié)點逐跳的方式傳輸數據。所述的數據管理與分析平臺的處理步驟如下一、原始數據采集；二、數據分析處理；三、根據特征庫或閥值進行狀態(tài)判斷；四、當符合故障標準，則報警提示，并反饋至無線傳感器節(jié)點；五、當不符合故障標準則進入數據存儲，以供查詢。所述無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測參數包括設備的機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫、位移、速度、加速度、噪聲、機油壓力、液壓傳動油油壓、發(fā)動機轉速和/或燃油量。本實用新型提供的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過無線傳感器網絡準確的獲取施工設備的工作狀態(tài)信息和基于虛擬儀器技術構建的故障診斷系統(tǒng)，可以及時的發(fā)現(xiàn)故障類型、部位，并在關鍵時刻報警，從而避免了設備的維修不足和過剩維修，延長了設備的使用壽命，減少了設備的維修成本，并確保了施工安全。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型中機群的整個網絡的系統(tǒng)結構圖。圖2是本實用新型中傳感器節(jié)點的結構示意圖。圖3是數據采集與分析平臺的處理流程圖。圖4是本實用新型中無線傳感器網絡結構圖。圖5是本實用新型中ZigBee (基于IEEE802. 15. 4標準的低功耗個域網協(xié)議)WSN拓撲結構圖。圖6是本實用新型實施例中五臺設備的監(jiān)測程序圖。圖7是本實用新型實施例中油溫的監(jiān)測程序圖。圖8是本實用新型實施例中位移監(jiān)測程序圖。圖9是本實用新型實施例中速度監(jiān)測程序圖。圖10是本實用新型實施例中加速度監(jiān)測程序圖。圖11是本實用新型實施例中噪聲監(jiān)測程序圖。圖12是本實用新型實施例中油壓監(jiān)測程序圖。圖13是本實用新型實施例中發(fā)動機轉速監(jiān)測程序圖。圖14是本實用新型實施例中一臺設備的監(jiān)測程序圖。圖15是本實用新型實施例中數據讀寫程序圖。
具體實施方式
如圖1中所示，一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；各個無線傳感器節(jié)點的數據直接或沿節(jié)點逐跳的傳輸至匯聚節(jié)點；無線傳感器網絡系統(tǒng)由大量傳感器節(jié)點組成，主要包括傳感器節(jié)點、(Sensor Node)和匯聚節(jié)點(SinkNode)。大量傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域(Sensor Field)內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。無線傳感器節(jié)點監(jiān)測的數據沿著其它無線傳感器節(jié)點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數據可能被多個節(jié)點處理，經過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過串行接口或總線接口到達管理與分析平臺。無線傳感器網絡體系結構如圖4所示。所述的匯聚節(jié)點為增強數據處理功能的傳感器節(jié)點或僅帶有無線通信接口的網關設備。匯聚節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力相對比無線傳感器節(jié)點要強，匯聚節(jié)點連接無線傳感器網絡與^ternet等外部網絡，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉換，同時發(fā)布管理無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測任務，并把收集的數據轉發(fā)到外部網絡上。匯聚節(jié)點既可以是一個具有增強功能的傳感器節(jié)點，有足夠的能量供給和更多的內存與計算資源，也可以是沒有監(jiān)測功能僅帶有無線通信接口的特殊網關設備。受制于ZigBee協(xié)議的低功耗，無線傳感器節(jié)點的信號傳輸距離有限，僅靠無線傳感器網絡組網是不夠可靠的，因此本實用新型在組網時引入了匯聚節(jié)點(Sink Node)，通常將匯聚節(jié)點布置在易于獲得持續(xù)電能，并可以接收無線傳感器節(jié)點數據的位置，匯聚節(jié)點再通過串行接口或總線接口到達數據管理與分析平臺，從而提升了整個系統(tǒng)的可靠性。所述的無線傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理模塊、無線通信模塊和能量供應模塊組成；如圖2中所示，傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據轉換，處理模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的處理操作、存儲和處理本身采集的數據和其它節(jié)點發(fā)來的數據，包括數據安全、通信協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務管理等等；無線通信模塊負責與其它傳感器節(jié)點或匯聚節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數據；電源供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的電源，通常采用微型電池。無線傳感器節(jié)點通常是一個微型的嵌入式系統(tǒng)，它的處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，通過攜帶能量有限的電池供電。從網絡功能上看，每個無線傳感器節(jié)點兼顧傳統(tǒng)網絡節(jié)點的終端和路由器雙重功能，除了進行本地信息收集和數據處理外，還要對其它節(jié)點轉發(fā)來的數據進行存儲、管理和融合等處理，同時與其它節(jié)點協(xié)作完成一些特定任務。所述的多個無線傳感器節(jié)點之間和無線傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間采用Zigbee協(xié)議實現(xiàn)無線組網。具體為建立無線傳感器網絡系統(tǒng)的各個模塊時，根據ZigBee協(xié)議標準，建立射頻收發(fā)模塊，實現(xiàn)數據的無線傳輸。根據機群監(jiān)測參數的類型，建立傳感器模塊，實現(xiàn)監(jiān)測數據的采集。根據監(jiān)測數據的基本處理要求，比如數據集合等，建立處理器模塊，如圖5中所示。ZigBee協(xié)議是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。主要用于近距離無線連接。它依據802. 15. 4標準，在數千個微小的傳感器之間相互協(xié)調實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。ZigBee標準在802. 15. 4的物理層和MAC子層的基礎上擴展了網絡層和應用層框架。網絡層主要負責業(yè)務數據流的匯聚、設備發(fā)現(xiàn)、服務發(fā)現(xiàn)、安全和鑒權等。應用層主要有三個部分與網絡層連接的APS、ZD0、裝置的應用ftOfile。在組網上，ZigBee主要采用三種組網方式星狀網、樹狀網、網狀網。一般而言，隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，ZigBee技術將是最低功耗和成本的技術。同時由于ZigBee技術的低數據速率和通信范圍較小的特點，也決定了 ZigBee技術適合于承載數據流量較小的業(yè)務。本實施例中的無線傳感器網絡基于市售的GAINSJ節(jié)點平臺，主要是采用各類傳感器，如溫度、速度、加速度、壓力傳感器等對施工機械各狀態(tài)參數進行數據采集，每個節(jié)點采集完數據后組成Mesh網絡，最后交由數據管理與分析平臺存儲并分析數據。本實施例以GAINSJ節(jié)點自帶的溫濕度傳感器進行溫濕度監(jiān)測。GAINSJ節(jié)點采用ZigBee通信標準。ZigBee規(guī)范中定義了三種設備類型，即協(xié)調器設備(Coordinator)、路由設備(Router)和終端設備(Enddevice) 0其作用分別為協(xié)調器節(jié)點發(fā)起網絡，等待路由設備或終端節(jié)點的加入，路由設備作為遠程設備之間的中繼器來進行通信，也可作為路由或終端節(jié)點的父節(jié)點，并可以轉發(fā)數據，終端節(jié)點只能作為葉子節(jié)點加入網絡，不具備轉發(fā)數據的能力。此模塊不存在終端節(jié)點，所以形成如圖5所示的Mesh網絡，即特殊的網狀結構。此Mesh網中的路由器設備定期采集板上的傳感器數據，并通過射頻發(fā)送出去，若Coordinator不在其單跳覆蓋區(qū)域內，可通過其他路由器節(jié)點轉發(fā)信息。傳輸的數據中包括此幀的源設備16位短地址，設備上傳感器的濕度、溫度，以及設備當前電池電壓值。這些數據都由協(xié)調器(Coordinator)節(jié)點通過串口線發(fā)送到PC上的GAINSJ后臺iSnamp-J，在后臺上對傳感數據進行可視化操作。如圖6-圖15中，所述的數據管理與分析平臺采用虛擬儀器平臺通過編程實現(xiàn)。所述無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測參數包括設備的機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫、位移、速度、加速度、噪聲、機油壓力、液壓傳動油油壓、發(fā)動機轉速和/或燃油量。本實用新型中的狀態(tài)監(jiān)測部分主要是利用虛擬儀器平臺。根據機械故障診斷理論的方法和標準，確定故障診斷方法，并建立特征庫。通過Labview編程對無線傳感器網絡傳輸的數據進行有效的數據處理，得到辨識機械設備故障的特征參數，通過查詢特征庫，得到機械設備的運行狀態(tài)。數據采集與分析平臺的流程圖如圖3所示。一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟一、安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡；具體如下首先，根據施工設備常見的故障形式，確定施工設備監(jiān)測部位和參數，主要是振動和噪聲等一些具有國際標準的通用物理參數，并通過傳感器將這些物理參數轉化為電信號，根據采集參數的性質添加信號預處理模塊，得到采集的參數值。為了實時地監(jiān)測施工設備的運行狀況，必須針對施工現(xiàn)場設備運行容易出現(xiàn)的故障部位、類型，確定被測的物理參數，以便選用合適的傳感器對故障部位進行檢測。在國際上制訂了一系列以振動量為衡量機器狀態(tài)的國際標準，我國參照國際標準也制訂了相應的國家標準。評定機器振動狀態(tài)的物理量可以是振動加速度、振動速度及振動位移。一般情況下，在低頻域(IOHz以下)，以位移作為振動標準，主要檢測軸的振動；中頻域(lO-lOOOHz)以一定速度級作為診斷的依據，主要檢測旋轉施工機械的振動；在高頻區(qū)(1000Hz以上)，則以加速度作為判定的標準，主要檢測軸承和齒輪缺陷引起的振動。同時，為了滿足環(huán)境保護、司機聽力保護并考慮國內機械產品的技術現(xiàn)狀，GB16710. 1-1996標準規(guī)定了我國施工機械產品噪聲的最低指標。這里參照GB16710. 1-1996標準測量工程機械外輻射噪聲限值。施工機械在運行過程中，還需要對液壓系統(tǒng)、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及整機狀態(tài)進行監(jiān)測監(jiān)控，并自動判斷出相應部位被測量出的異常現(xiàn)象，采用不同的方式報警。在實際監(jiān)測中，針對特定的監(jiān)測對象要選擇與之相關的監(jiān)測參數。利用施工機械的機油壓力、潤滑系統(tǒng)油壓、機油溫度、液壓油溫度、變矩器油溫、冷卻水溫度、發(fā)動機轉速、燃油量等工況參數作為監(jiān)測記錄對象，考察施工機械和發(fā)動機的狀態(tài)變化和變化的規(guī)律。二、無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；三、數據管理與分析平臺采用虛擬儀器平臺，根據機械故障診斷標準，確定故障診斷方法，并建立特征庫，通過Labview編程對無線傳感器網絡傳輸的數據進行有效的數據處理，得到辨識機械設備故障的特征參數，通過查詢特征庫，得到機械設備的運行狀態(tài)；利用虛擬儀器軟件平臺，建立數據管理與分析平臺，可以較為直觀的對無線傳感器網絡采集到的數據進行顯示、分析、存儲，以便分析故障原因。通過虛擬儀器系統(tǒng)設計程序，本例中以監(jiān)測五臺施工設備的振動、噪聲、溫度、壓力等狀態(tài)信息，并報警顯示。其軟件程序流程圖如圖6所示在本例中，數據管理與分析平臺模塊能實現(xiàn)對五臺施工設備的機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫、位移、速度、加速度、噪聲、機油壓力、液壓傳動油油壓、發(fā)動機轉速、燃油量進行實時監(jiān)測并分析。分別設計各監(jiān)測參數的程序圖。[0075]機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫的監(jiān)測程序，它主要實現(xiàn)對這四種溫度的波形和數值顯示。用戶可以自行修改輸入參數，當顯示值大于設定限值時，相應的報警燈變亮。然后，將此程序設計成一個子虛擬儀器(LabVIE簡稱VI)，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖7所示。在此模塊中，對采集的溫度信號進行顯示、放大，用戶可以自行修改各參數值。當溫度超過設定數值時，相應的報警燈變亮。位移監(jiān)測程序主要實現(xiàn)位移的波形顯示、濾波、加窗、求最小值、求最大值、求均方根值。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出位移大于設定的限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖8所示。速度監(jiān)測程序主要實現(xiàn)速度的波形顯示、濾波、加窗、求幅值、求相位。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出速度大于設定的限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖9所示。加速度監(jiān)測程序主要實現(xiàn)加速度的波形顯示、濾波、加窗、求幅值、求相位。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出加速度大于設定的限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖10所示。噪聲監(jiān)測程序主要實現(xiàn)速度的波形顯示、濾波、加窗、求功率譜。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出噪聲大于設定的限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖11所示。機油壓力、液壓傳動油油壓監(jiān)測程序主要實現(xiàn)兩種壓力的波形顯示、濾波、求算術平均值、求峭度、求中值、求極大值。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出壓力大于相應的設定限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖12所示。發(fā)動機轉速監(jiān)測程序主要實現(xiàn)發(fā)動機轉速的波形顯示、濾波、加窗、求幅值譜、求相位譜。用戶可以自行修改輸入參數，當輸出轉速大于設定的限值時，報警燈亮。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計一臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖13所示。燃油量監(jiān)測程序主要功能是當油量小于設定下限時，報警燈亮；當油量為零時，該臺設備自動停機。調用上述前7類子VI做成一臺設備的全部信號監(jiān)測程序圖，主要實現(xiàn)一臺設備全部信號的同時監(jiān)測和信號處理。然后，將此程序設計成一個子VI，如圖14所示，以便設計五臺設備監(jiān)測程序時調用。設計數據寫入表格程序圖，主要功能是將一個二維數組寫入一個Excel表格，并建立表格訪問路徑。然后，將此程序設計成一個子VI，以便設計五臺設備監(jiān)測程序時調用。如圖15所示。調用一臺設備的全部信號監(jiān)測程序圖子VI和數據寫入表格子VI，并加入了 While循環(huán)結構，實現(xiàn)了五臺設備所有信號的同時監(jiān)測、分析處理，實時、連續(xù)采集，數據存儲。當監(jiān)測者發(fā)現(xiàn)嚴重故障需要停機時，按下相應的STOP鍵，可以實現(xiàn)該臺設備的停機操作。五臺設備的監(jiān)測程序圖見圖6。此外，數據管理與分析平臺還設計了數據讀取程序。它可以讀取三維數據。當監(jiān)測者需要查看歷史監(jiān)測數據時，只需選擇正確的路徑即可。本實用新型結合無線傳感器網絡以及虛擬儀器這種強大的編程和分析工具，設計
8出了基于無線傳感器網絡的機群監(jiān)測體系結構。具體如圖3中所示，所述的數據管理與分析平臺的處理步驟如下一、原始數據采集；二、數據分析處理；三、根據特征庫或閥值進行狀態(tài)判斷；四、當符合故障或者稱為事件的設定標準，則報警提示，并反饋至無線傳感器節(jié)點，對于自動控制的設備，該反饋數據也可以作為自動控制的信號，例如電機的變頻控制信號，或者液壓油的比例閥開口控制信號；五、當不符合故障或者稱為事件設定標準的數據則進入數據存儲，經網絡傳輸至客戶端以供查詢。通過上述步驟實現(xiàn)對機群的狀態(tài)監(jiān)測。施工機械組成的機群的遠程狀態(tài)監(jiān)測和診斷具有分散性、流動性的特點，使得該類設備的實時監(jiān)測和遠程診斷相當困難。本項目擬研究如何利用無線傳感器網絡技術來搭建一個基于無線傳感器網絡的施工設備監(jiān)測系統(tǒng)，并進一步研究適于施工設備狀態(tài)監(jiān)控的無線傳感器網絡的工作模式和架構理論。可以預見，只有準確的獲取施工設備的工作狀態(tài)信息，才能為后續(xù)的故障診斷、維修決策以及基于互聯(lián)網的專家診斷提供可能。選定多個施工設備用于建立傳感器網絡，每個傳感器網絡部署用于溫度、壓力、振動、扭矩、功率監(jiān)測等傳感器節(jié)點和專用網關節(jié)點，并搭建傳輸網絡連接到互聯(lián)網，并對采集到的數據進行管理和分析，以獲知施工設備的狀態(tài)。本實用新型主要針對施工設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，其中數據采集模塊是通過搭建無線傳感器網絡來實現(xiàn)的。實現(xiàn)過程為通過傳感器節(jié)點采集施工設備的狀態(tài)信息，經無線傳感器網絡傳輸數據到匯聚節(jié)點，再由匯聚節(jié)點通過RS232串行接口將數據傳送至數據管理與分析平臺，供監(jiān)測者觀察、分析。可以預見的，由此運行狀態(tài)監(jiān)測所獲得的數據進行智能化的自動控制也是可行的。本實用新型針對不同的采集信號，采用了有效的數據分析和處理方法。特別是本實用新型利用了 Labview平臺的數據處理函數功能和方便直觀的界面，搭建了數據管理與分析平臺，實現(xiàn)了對系統(tǒng)更為便利的監(jiān)測控制。
權利要求1.一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；各個無線傳感器節(jié)點的數據直接或沿節(jié)點逐跳的傳輸至匯聚節(jié)點；所述的匯聚節(jié)點為增強數據處理功能的傳感器節(jié)點或僅帶有無線通信接口的網關設備。
2.根據權利要求1所述的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的無線傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理模塊、無線通信模塊和能量供應模塊組成；傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據轉換，處理模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的處理操作、存儲和處理本身采集的數據和其它節(jié)點發(fā)來的數據，包括數據安全、通信協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務管理；無線通信模塊負責與其它傳感器節(jié)點或匯聚節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數據；電源供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的電源。
3.根據權利要求1所述的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的多個無線傳感器節(jié)點之間和無線傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間采用Zigbee協(xié)議實現(xiàn)無線組網。
4.根據權利要求1所述的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的數據管理與分析平臺采用虛擬儀器平臺通過編程實現(xiàn)。
5.根據權利要求4所述的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的數據管理與分析平臺是根據機械故障診斷標準，確定故障診斷方法，并建立特征庫，通過 Labview編程對無線傳感器網絡傳輸的數據進行有效的數據處理，得到辨識機械設備故障的特征參數，通過查詢特征庫，得到機械設備的運行狀態(tài)。
6.根據權利要求5所述的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述無線傳感器節(jié)點的監(jiān)測參數包括設備的機油溫度、冷卻水溫度、變矩器油溫、液壓油油溫、位移、 速度、加速度、噪聲、機油壓力、液壓傳動油油壓、發(fā)動機轉速和/或燃油量。
專利摘要一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于設備上的多個無線傳感器節(jié)點組成無線傳感器網絡與匯聚節(jié)點連接，匯聚節(jié)點與數據管理與分析平臺連接；各個無線傳感器節(jié)點的數據直接或沿節(jié)點逐跳的傳輸至匯聚節(jié)點；所述的匯聚節(jié)點為增強數據處理功能的傳感器節(jié)點或僅帶有無線通信接口的網關設備。本實用新型提供的一種基于WSN的機群狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過無線傳感器網絡準確的獲取施工設備的工作狀態(tài)信息和基于虛擬儀器技術構建的故障診斷系統(tǒng)，可以及時的發(fā)現(xiàn)故障類型、部位，并在關鍵時刻報警，從而避免了設備的維修不足和過剩維修，延長了設備的使用壽命，減少了設備的維修成本，并確保了施工安全。
文檔編號G08C17/02GK202334597SQ20112046687
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權日2011年11月22日
發(fā)明者趙春華 申請人:三峽大學