旋转机械软件平台

本系统的无线传感器网络在GAINZ平台软件基础上修改，将传感器节点进行分组，并设置各个节点所能通信的网络分组，将传感器节点划分为不同的网络组。 1.数据采集 数据采集模块中的传感器采用简单的电阻应变式传感器、热敏电阻及湿敏电阻等，在不同的振动、温度及湿度下产生不同的电压，再经过AD转换读取相应的信息。ADC驱动实现传感器数据的采集，主要实现以下接口。 (1)硬件初始化接口，主要负责对ADC的控制寄存器进行设置，将ADC配置为预期的工作模式，在系统初始化时调用；参考电压选择；ADC使能，ADC中断使能等。 (2)采集数据接口，主要负责选择输入通道，并启动一次AD转换，供其他需要AD转换数据的模块调用。 2.数据传输 数据传输中的射频模块采用Chipcon公司的2．4GHz支持802．15．4／Zigbee的CC2420芯片。在系统上电时，对CC2420进行初始化，设置工作频率、工作模式、节点ID、网络ID等并初始化数据包，之后每5000个时钟周期发送一次数据。发送数据的载荷为传感器所读取的数据，为10次读数所获得的值，每发送一次数据序列号字段值加1。 地址字段Address包括源地址、目的地址、源网络和目的网络，其格式如表1。 每个节点设置一个IEEE64位长地址demo_ieee_address及一个16位短地址shortaddress，并且每个节点属于一个网络，拥有一个网络编号SPAN。 uint8_tdemo_ieee_address[8]；／／IEEE64位长地址 uintl6_tshortaddress；／／16位短地址 uintl6_tsource_pan；／／网络编号SPAN 由于GAINZ平台编程麻烦，通过对GAINZ节点进行修改，采用节点的Bootloader程序，实现对节点进行远程重编程。 ATMEGAl28片内具有128K的FLASH程序存储器，Bootloader功能将其分为应用程序区(ApphcationSection)和引导加载区(BootloaderSection)，通过设置BOOTSZ熔丝位来配置其大小，并可以设置不同的加密级别。 3.3程序更新 (1)SINK节点程序更新。SINK节点通过串口进行应用程序的更新。Bootloader程序主要实现串口数据的接收、发送，Hash的读写及验证等功能。Bootloader程序通过JTAG接口烧写到Hash的引导加载区，JTAG一端与计算机串口相连，另外一端与SINK节点连接。应用程序通过串口写入Flash的应用程序区，SINK节点直接通过串口与计算机相连。 (2)传感器节点程序更新。传感器节点通过2.4GHz无线射频收发芯片接收数据并通过SPI接口来实现应用程序的升级。Bootloader程序主要实现无线接口数据的收发、Flash的读写及验证等功能。其程序流程图如图3所示。编译选项及熔丝位配置同SINK节点。 PC机通过串口与SINK节点相连，传感器节点与SINK节点之间采用无线通信方式传输数据，PC机将更新程序的编程数据发送给SINK节点，再由SINK节点传输给传感器节点。 3.网络分组 将传感器节点分为不同的网络组，并设置节点所属的网络分组，以及每个节点发送数据的目标节点、目标网络，需要设置的信息见表2。 4、结语 在对旋转机械进行实时监测与故障诊断中，通过布置尽量多的传感器节点来获取更准确、更全面的数据，为系统提供了较强的容错能力。同时，传感器节点都布置在旋转机械设备的近距离范围内，对感测到的振动方面的数据更准确。并且大大降低了监测设备的成本，可以预先发现旋转机械中的可能存在的潜在问题，方便对设备进行提前的、必要的维护等，延长了设备的使用寿命。通过OPNET网络仿真软件的仿真，结果显示达到了设计要求。 参考文献 [1]李燕军,陈积明,王智.无线传感器网络在工业中的应用.中国科学技术大学学报,2005. [2]宋文.无线传感器网络技术与应用[M].电子工业出版社,2007 [3]陈利虎.无线传感器网络试验平台的研究[D].国防科技大学,2004 [4]何军.无线通信与网络[M].清华大学出版社,2004 [5]赵燕.传感器原理及应用[M].北京大学出版社,2010 [6]崔逊学,赵湛,王成.无线传感器网络的领域应用于设计技术[M].国防工业出版社,2009.