旋轉(zhuǎn)機(jī)械軟件平臺(tái)

本系統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在GAINZ平臺(tái)軟件基礎(chǔ)上修改，將傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組，并設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)所能通信的網(wǎng)絡(luò)分組，將傳感器節(jié)點(diǎn)劃分為不同的網(wǎng)絡(luò)組。 1.數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集模塊中的傳感器采用簡(jiǎn)單的電阻應(yīng)變式傳感器、熱敏電阻及濕敏電阻等，在不同的振動(dòng)、溫度及濕度下產(chǎn)生不同的電壓，再經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換讀取相應(yīng)的信息。ADC驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集，主要實(shí)現(xiàn)以下接口。 (1)硬件初始化接口，主要負(fù)責(zé)對(duì)ADC的控制寄存器進(jìn)行設(shè)置，將ADC配置為預(yù)期的工作模式，在系統(tǒng)初始化時(shí)調(diào)用；參考電壓選擇；ADC使能，ADC中斷使能等。 (2)采集數(shù)據(jù)接口，主要負(fù)責(zé)選擇輸入通道，并啟動(dòng)一次AD轉(zhuǎn)換，供其他需要AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的模塊調(diào)用。 2.數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)傳輸中的射頻模塊采用Chipcon公司的2．4GHz支持802．15．4／Zigbee的CC2420芯片。在系統(tǒng)上電時(shí)，對(duì)CC2420進(jìn)行初始化，設(shè)置工作頻率、工作模式、節(jié)點(diǎn)ID、網(wǎng)絡(luò)ID等并初始化數(shù)據(jù)包，之后每5000個(gè)時(shí)鐘周期發(fā)送一次數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)的載荷為傳感器所讀取的數(shù)據(jù)，為10次讀數(shù)所獲得的值，每發(fā)送一次數(shù)據(jù)序列號(hào)字段值加1。 地址字段Address包括源地址、目的地址、源網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)，其格式如表1。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)IEEE64位長(zhǎng)地址demo_ieee_address及一個(gè)16位短地址shortaddress，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編號(hào)SPAN。 uint8_tdemo_ieee_address[8]；／／IEEE64位長(zhǎng)地址 uintl6_tshortaddress；／／16位短地址 uintl6_tsource_pan；／／網(wǎng)絡(luò)編號(hào)SPAN 由于GAINZ平臺(tái)編程麻煩，通過(guò)對(duì)GAINZ節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改，采用節(jié)點(diǎn)的Bootloader程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程重編程。 ATMEGAl28片內(nèi)具有128K的FLASH程序存儲(chǔ)器，Bootloader功能將其分為應(yīng)用程序區(qū)(ApphcationSection)和引導(dǎo)加載區(qū)(BootloaderSection)，通過(guò)設(shè)置BOOTSZ熔絲位來(lái)配置其大小，并可以設(shè)置不同的加密級(jí)別。 3.3程序更新 (1)SINK節(jié)點(diǎn)程序更新。SINK節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口進(jìn)行應(yīng)用程序的更新。Bootloader程序主要實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送，Hash的讀寫及驗(yàn)證等功能。Bootloader程序通過(guò)JTAG接口燒寫到Hash的引導(dǎo)加載區(qū)，JTAG一端與計(jì)算機(jī)串口相連，另外一端與SINK節(jié)點(diǎn)連接。應(yīng)用程序通過(guò)串口寫入Flash的應(yīng)用程序區(qū)，SINK節(jié)點(diǎn)直接通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連。 (2)傳感器節(jié)點(diǎn)程序更新。傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)2.4GHz無(wú)線射頻收發(fā)芯片接收數(shù)據(jù)并通過(guò)SPI接口來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的升級(jí)。Bootloader程序主要實(shí)現(xiàn)無(wú)線接口數(shù)據(jù)的收發(fā)、Flash的讀寫及驗(yàn)證等功能。其程序流程圖如圖3所示。編譯選項(xiàng)及熔絲位配置同SINK節(jié)點(diǎn)。 PC機(jī)通過(guò)串口與SINK節(jié)點(diǎn)相連，傳感器節(jié)點(diǎn)與SINK節(jié)點(diǎn)之間采用無(wú)線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，PC機(jī)將更新程序的編程數(shù)據(jù)發(fā)送給SINK節(jié)點(diǎn)，再由SINK節(jié)點(diǎn)傳輸給傳感器節(jié)點(diǎn)。 3.網(wǎng)絡(luò)分組 將傳感器節(jié)點(diǎn)分為不同的網(wǎng)絡(luò)組，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)所屬的網(wǎng)絡(luò)分組，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，需要設(shè)置的信息見表2。 4、結(jié)語(yǔ) 在對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷中，通過(guò)布置盡量多的傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)獲取更準(zhǔn)確、更全面的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)提供了較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)都布置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的近距離范圍內(nèi)，對(duì)感測(cè)到的振動(dòng)方面的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。并且大大降低了監(jiān)測(cè)設(shè)備的成本，可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的可能存在的潛在問(wèn)題，方便對(duì)設(shè)備進(jìn)行提前的、必要的維護(hù)等，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。通過(guò)OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真，結(jié)果顯示達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 參考文獻(xiàn) [1]李燕軍,陳積明,王智.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)中的應(yīng)用.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2005. [2]宋文.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,2007 [3]陳利虎.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)平臺(tái)的研究[D].國(guó)防科技大學(xué),2004 [4]何軍.無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)[M].清華大學(xué)出版社,2004 [5]趙燕.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京大學(xué)出版社,2010 [6]崔遜學(xué),趙湛,王成.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域應(yīng)用于設(shè)計(jì)技術(shù)[M].國(guó)防工業(yè)出版社,2009.