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近年来,混凝土泵送机械随着国家基础建设的需求而迅速发展。由于其作业连续性强,处于高速、高负荷运行状态,一旦发生故障,极易造成设备损坏,机毁人亡重大事故时有发生,严重影响经济的健康发展和社会稳定。而传统的检测技术常采用有线方式,即测点传感器到信号采集设备之间需要很长的信号线连接,这种方法对于泵车臂架这样的长达数十米而且作业中会有频繁动作的结构来说很难实现,这就影响了对泵车设备的实时监测。本文就是根据上述需求,以泵车臂架结构的损伤监测为对象,运用无线传感器网络技术,研究臂架上多测点信息无线获取与传输的方法。
在国际上无线传感器网络是备受关注的研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、网络及无线通信技术、分布式管理信息技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时采集、监测各种环境及被控对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端。这种技术为泵车臂架的结构监测提供了可能。
本文首先介绍了无线传感器网络的概念和体系结构,以泵车臂架结构监测为目的,构建了状态监测系统;根据泵车臂架结构的监测需求,设计了以CC2430为核心器件的振动监测与应变监测节点,设计中考虑了无线传感器网络的节能要求,在尽可能满足监测性能的前提下,充分选择了低功耗器件;在硬件设计的基础上进行了网络节点的软件设计,其中对ADC的连续采样、采样速率、分辨率、串行通信等做了详细探讨;在此基础上对正弦波信号进行了实际的采集和传输实验。
同时,通过分析无线传感器网络的特点,讨论了影响MAC协议设计的有关问题,重点对目前流行的基于竞争的MAC协议和基于时分复用的MAC协议的性能和特点进行了阐述和对比;在比较分析现有MAC协议的优势和不足的基础上,通过分析节点休眠和网络性能之间的关系,提出了一种自适应无线传感器网络媒体接入控制协议。