無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)分層融合的機(jī)械設(shè)備故障診斷.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種全新的信息獲取和處理系統(tǒng),具有自組織、自適應(yīng)、部署靈活、可擴(kuò)展、智能處理等特點(diǎn),用來(lái)構(gòu)建無(wú)線、分布式機(jī)械設(shè)備故障診斷系統(tǒng),能夠彌補(bǔ)有線診斷系統(tǒng)在某些應(yīng)用中布線復(fù)雜、部署成本較高、維護(hù)性和擴(kuò)展性差等缺點(diǎn),如實(shí)現(xiàn)密封、移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)部件的故障監(jiān)測(cè)以及使用過(guò)程中關(guān)鍵部件的振動(dòng)、形變或裂痕擴(kuò)大等故障檢測(cè),具有巨大的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　然而,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備故障診斷領(lǐng)域,由于網(wǎng)絡(luò)帶寬十分有限,感知/傳送式的信息

2、處理模式不能滿足應(yīng)用的需求,而能力和能量有限的節(jié)點(diǎn)如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械故障復(fù)雜的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和信息報(bào)告是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中需要解決的首要問題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須使用感知/處理式的信息處理模式,利用數(shù)據(jù)融合技術(shù),在各節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,才能減少網(wǎng)絡(luò)冗余數(shù)據(jù)和通信量、節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量、提高信息收集效率和系統(tǒng)運(yùn)行速度。因此,本文提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)分層融合的機(jī)械設(shè)備故障診斷,對(duì)于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)械設(shè)備故障診斷應(yīng)用具有重要意義。
　　根據(jù)機(jī)械設(shè)備故

3、障診斷應(yīng)用的特點(diǎn),論文詳細(xì)分析無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械設(shè)備故障診斷系統(tǒng)需求,構(gòu)建了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)分層信息融合機(jī)械故障診斷體系結(jié)構(gòu),將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息融合分為數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合及決策級(jí)融合三個(gè)級(jí)別,討論無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)以及機(jī)械故障診斷的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的設(shè)計(jì)原則,分析了作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首選的IEEE802.15.4協(xié)議及其采用的頻段特性和擴(kuò)頻機(jī)制,介紹了以此為基礎(chǔ)的ZigBee協(xié)議規(guī)范特點(diǎn)。
　　討

4、論無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)分層信息融合的機(jī)械故障診斷方法,給出了WSNs多級(jí)分層融合的故障診斷框架,終端節(jié)點(diǎn)對(duì)原始振動(dòng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)級(jí)融合以提取混合域特征集,簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)特征信息采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征級(jí)融合以得到模式識(shí)別結(jié)果,采用DS證據(jù)理論,網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行決策級(jí)融合以評(píng)估機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。利用多級(jí)融合將計(jì)算任務(wù)分配給各層節(jié)點(diǎn),有效地均衡傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算負(fù)載,通過(guò)傳輸少量特征信息來(lái)替代大量原始振動(dòng)信號(hào)傳輸,降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸總量,節(jié)省網(wǎng)絡(luò)

5、帶寬,降低網(wǎng)絡(luò)能耗。
　　設(shè)計(jì)出一套完整的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)分層融合的機(jī)械設(shè)備故障診斷系統(tǒng),采用雙核心WSNs-G2.2節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái),開發(fā)一套高效低復(fù)雜度嵌入式信號(hào)處理單元,使得節(jié)點(diǎn)具有振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)融合能力,采用海量存儲(chǔ)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理,實(shí)現(xiàn)大量振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與有效管理,設(shè)計(jì)出各層節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合軟件,構(gòu)建機(jī)械故障診斷無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)架構(gòu),對(duì)多級(jí)融合命令包和數(shù)據(jù)包的傳輸格式進(jìn)行規(guī)范和說(shuō)明,開發(fā)上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明該