本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee技術(shù)的船用電纜在線監(jiān)測(cè)裝置研制

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【摘要】：船舶空間相對(duì)封閉,其電力系統(tǒng)發(fā)生故障就可能引發(fā)難以想象的災(zāi)難,對(duì)電力系統(tǒng)中電纜電流、溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以預(yù)知可能發(fā)生的故障。同時(shí),電纜絕緣熱老化研究等相關(guān)課題也需要電纜電流、溫度數(shù)據(jù)支持。本文以ZigBee無(wú)線技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了新的船舶電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)電纜多點(diǎn)的電流、溫度無(wú)線監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 本系統(tǒng)應(yīng)用ZigBee無(wú)線通訊技術(shù)構(gòu)建了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)選用由無(wú)線龍公司生產(chǎn)的無(wú)線射頻模塊CC2430作為構(gòu)成ZigBee網(wǎng)絡(luò)的硬件基礎(chǔ),選用由TI公司開發(fā)的Z-stack作為核心軟件。 網(wǎng)絡(luò)使用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),存在三種不同的硬件節(jié)點(diǎn),所有節(jié)點(diǎn)都配有無(wú)線射頻模塊CC2430以加入系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。第一種節(jié)點(diǎn)為兼作網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的采集節(jié)點(diǎn),它的功能為建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò),收集、顯示并存儲(chǔ)電纜數(shù)據(jù),并為用戶提供設(shè)置系統(tǒng)的操作接口,它的硬件還包括液晶顯示屏、按鍵、時(shí)鐘芯片及MicroSD卡。第二種為傳感節(jié)點(diǎn),它們一般作為網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)使用,在有條件持續(xù)供電時(shí)也可當(dāng)路由節(jié)點(diǎn),每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)上都掛接了三個(gè)電流傳感器、三個(gè)溫度傳感器及一個(gè)溫濕度傳感器,它們將周期性的睡眠、蘇醒、收集傳感器數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給采集節(jié)點(diǎn),傳感節(jié)點(diǎn)還需要優(yōu)化它們的射頻發(fā)射功率,以降低可能造成的電磁干擾,并減少電池能耗。第三種是為網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋的傳感節(jié)點(diǎn)而添加的路由節(jié)點(diǎn),它的功能僅限于為傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路由,它的硬件僅包括一個(gè)無(wú)線射頻模塊及電池。 最后,我們用船用電纜和恒流電源在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),模擬電纜在船上的運(yùn)行狀態(tài),用本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)電纜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)的能耗進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)證明,系統(tǒng)可成功組網(wǎng),并實(shí)現(xiàn)了船用電纜多點(diǎn)的電流、溫度監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),電池的續(xù)航能力能滿足監(jiān)測(cè)需要。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee 船用電纜 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 硬件節(jié)點(diǎn) 在線監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U665.1;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 主流無(wú)線技術(shù)對(duì)比11-12
• 1.3 ZigBee技術(shù)的發(fā)展12-14
• 1.4 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)14
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)16-25
• 2.1 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)16-19
• 2.2 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的規(guī)劃19-20
• 2.3 ZigBee規(guī)范框架20-23
• 2.4 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)25-37
• 3.1 ZigBee模塊CC243025-26
• 3.2 傳感節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)26-31
• 3.2.1 溫度傳感器電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.2.2 溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.3 電流傳感器電路設(shè)計(jì)28-30
• 3.2.4 電源控制及報(bào)警電路30-31
• 3.3 采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)31-35
• 3.3.1 液晶顯示及按鍵電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.2 存儲(chǔ)電路32-34
• 3.3.3 時(shí)鐘電路34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 4 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)37-53
• 4.1 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)37-39
• 4.2 Z-stack39-44
• 4.2.1 Z-stack的工作流程40-42
• 4.2.2 Z-stack的使用42-44
• 4.3 采集節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)44-48
• 4.3.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置45
• 4.3.2 電纜參數(shù)顯示及MicroSD卡存儲(chǔ)設(shè)計(jì)45-48
• 4.4 傳感節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)48-52
• 4.4.1 參數(shù)配置及發(fā)射功率優(yōu)化48-50
• 4.4.2 傳感器程序設(shè)計(jì)50
• 4.4.3 睡眠定時(shí)設(shè)計(jì)50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 船用電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與評(píng)估53-59
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)53-54
• 5.2 系統(tǒng)功能測(cè)試54-56
• 5.3 傳感節(jié)點(diǎn)能耗測(cè)試56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 附錄A 船用電纜在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)物63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：770827