適用于振動(dòng)信號監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless Sensor Networks)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)，它是一種融合了傳感器技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)的新興綜合技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其成本低、易于安裝、維護(hù)和更新便捷等優(yōu)勢，受到人們越來越多的關(guān)注，目前對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究愈加深入，應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。
　　 通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集振動(dòng)信號，對機(jī)械設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，比傳統(tǒng)有線傳感器省去了布

2、線的過程，減少了環(huán)境對傳感器的限制，應(yīng)用更加方便靈活。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)針對振動(dòng)信號的應(yīng)用，僅限于低頻緩變信號的采集，但是機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)信號絕大多數(shù)是大數(shù)據(jù)量的高頻率、高加速度信號。目前應(yīng)用比較廣泛的節(jié)點(diǎn)平臺(tái)，都不能很好的達(dá)到要求，因此本文針對高頻振動(dòng)信號的采集傳輸自行設(shè)計(jì)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)。
　　 本文從對比分析現(xiàn)行的幾個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)著手，研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)研究了適用于振動(dòng)信號監(jiān)測的無線

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和相關(guān)程序開發(fā)。本論文根據(jù)振動(dòng)信號的特點(diǎn)以及盡量選取低功耗芯片的原則，選取了ADXL345、MSP430、CC2420作為各個(gè)模塊的主芯片，在仔細(xì)研讀各芯片工作原理以及相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，完成了各模塊的電路設(shè)計(jì)，以及電路板的制作。同時(shí)通過C語言編程完成了各模塊的初始化、各通信接口的連接以及寄存器的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和傳輸。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多，采集數(shù)

4、據(jù)存在相關(guān)性，這就使得數(shù)據(jù)信息的冗余量比較大，從而導(dǎo)致傳輸過程中要耗費(fèi)大量的能量。本文采用了一種分布式小波數(shù)據(jù)壓縮方法，把傳統(tǒng)的小波變換引進(jìn)到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，這種數(shù)據(jù)壓縮方法有利于減少信號噪聲，提高采集信息的質(zhì)量。同時(shí)研究了基于小波的分布式存儲(chǔ)和查詢方式，這種方法提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，并且利用小波系數(shù)的自相似特性，可以快速、準(zhǔn)確的查詢到需要查詢的數(shù)據(jù)，較好的滿足了降低節(jié)點(diǎn)能耗的要求。
　　 本論文完成了適用于振動(dòng)信號監(jiān)測的無線傳