本文關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學》 2014年

無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷

鄧兵  

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡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、部署靈活、可擴展、智能處理等特點，用來構建無線、分布式機械設備故障診斷系統(tǒng)，能夠彌補有線診斷系統(tǒng)在某些應用中布線復雜、部署成本較高、維護性和擴展性差等缺點，如實現(xiàn)密封、移動或旋轉部件的故障監(jiān)測以及使用過程中關鍵部件的振動、形變或裂痕擴大等故障檢測，具有巨大的工程應用價值。 然而，無線傳感器網(wǎng)絡應用于機械設備故障診斷領域，由于網(wǎng)絡帶寬十分有限，感知/傳送式的信息處理模式不能滿足應用的需求，而能力和能量有限的節(jié)點如何實現(xiàn)機械故障復雜的數(shù)據(jù)監(jiān)測和信息報告是無線傳感器網(wǎng)絡中需要解決的首要問題。無線傳感器網(wǎng)絡必須使用感知/處理式的信息處理模式，利用數(shù)據(jù)融合技術，在各節(jié)點上對數(shù)據(jù)進行融合，才能減少網(wǎng)絡冗余數(shù)據(jù)和通信量、節(jié)省節(jié)點能量、提高信息收集效率和系統(tǒng)運行速度。因此，本文提出無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷，對于實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡機械設備故障診斷應用具有重要意義。 根據(jù)機械設備故障診斷應用的特點，論文詳細分析無線傳感器網(wǎng)絡的機械設備故障診斷系統(tǒng)需求，構建了無線傳感器網(wǎng)絡多級分層信息融合機械故障診斷體系結構，，將無線傳感器網(wǎng)絡信息融合分為數(shù)據(jù)級融合、特征級融合及決策級融合三個級別，討論無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件平臺以及機械故障診斷的無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的設計原則，分析了作為無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議首選的IEEE802.15.4協(xié)議及其采用的頻段特性和擴頻機制，介紹了以此為基礎的ZigBee協(xié)議規(guī)范特點。 討論無線傳感器網(wǎng)絡多級分層信息融合的機械故障診斷方法，給出了WSNs多級分層融合的故障診斷框架，終端節(jié)點對原始振動信息進行數(shù)據(jù)級融合以提取混合域特征集，簇頭節(jié)點對特征信息采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡進行特征級融合以得到模式識別結果，采用DS證據(jù)理論，網(wǎng)關節(jié)點對識別結果進行決策級融合以評估機械設備運行狀態(tài)。利用多級融合將計算任務分配給各層節(jié)點，有效地均衡傳感器節(jié)點計算負載，通過傳輸少量特征信息來替代大量原始振動信號傳輸，降低網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸總量，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬，降低網(wǎng)絡能耗。 設計出一套完整的無線傳感器網(wǎng)絡多級分層融合的機械設備故障診斷系統(tǒng)，采用雙核心WSNs-G2.2節(jié)點硬件平臺，開發(fā)一套高效低復雜度嵌入式信號處理單元，使得節(jié)點具有振動數(shù)據(jù)實時融合能力，采用海量存儲系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)大量振動數(shù)據(jù)實時存儲與有效管理，設計出各層節(jié)點數(shù)據(jù)融合軟件，構建機械故障診斷無線傳感器網(wǎng)絡分層網(wǎng)絡監(jiān)測架構，對多級融合命令包和數(shù)據(jù)包的傳輸格式進行規(guī)范和說明，開發(fā)上位機監(jiān)測平臺，并通過實驗表明該方法能有效地應用于無線傳感器網(wǎng)絡機械設備故障診斷。 文章最后對本文工作進行總結，并展望下一步的研究方向。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

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本文編號：65467