本文關(guān)鍵詞：用于鋼軌監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)故障診斷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集成無(wú)線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)于一身,使得其具有體積小、造價(jià)低、功耗低、功能多等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是由于傳感器節(jié)點(diǎn)資源有限,且工作環(huán)境復(fù)雜,導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中,傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中最薄弱、最容易出現(xiàn)的故障的一環(huán)。由于工作環(huán)境溫差大、電磁干擾強(qiáng)、振動(dòng)沖擊強(qiáng),應(yīng)用于鋼軌監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)故障頻出,為此本文展開(kāi)了相關(guān)的故障診斷研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試,具體從節(jié)點(diǎn)線下診斷、節(jié)點(diǎn)在線診斷以及節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)線下故障診斷,研究了一種基于振動(dòng)信號(hào)的故障檢測(cè)方法。搭建了能提供穩(wěn)定振動(dòng)信號(hào)的測(cè)試系統(tǒng),該系統(tǒng)由控制單元、激振器、簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)以及監(jiān)控軟件組成�？刂茊卧敵隹刂菩盘�(hào)并通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)激振器,激振器激振簡(jiǎn)支梁使之產(chǎn)生形變從而產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào),振動(dòng)信號(hào)通過(guò)梁上安裝的傳感器輸出至傳感器節(jié)點(diǎn)。利用該系統(tǒng),通過(guò)分析采集數(shù)據(jù)的時(shí)頻特性,可以有效地發(fā)現(xiàn)故障節(jié)點(diǎn)。針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)在線故障診斷,研究了基于感知數(shù)據(jù)比較的軟故障診斷方法以及基于粗糙集和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬故障診斷方法：軟故障方面網(wǎng)關(guān)接收節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給任務(wù)管理端,任務(wù)管理端調(diào)用節(jié)點(diǎn)本次和上一次采集數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算二者的基值變化量和功率譜相關(guān)系數(shù)并將計(jì)算結(jié)果與規(guī)定的閾值相比較可判斷節(jié)點(diǎn)是否工作正常；硬故障方面任務(wù)管理端通過(guò)節(jié)點(diǎn)的故障類型(傳感器模塊故障、通信模塊故障、采集模塊故障、供電模塊故障)及其相應(yīng)的故障征兆建立了一張故障決策表,接著利用粗糙集的約簡(jiǎn)算法對(duì)決策表進(jìn)行約簡(jiǎn)并利用約簡(jiǎn)結(jié)果對(duì)建立好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。最后將測(cè)試樣本輸入到訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的故障定位。此外,為了實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)防和修復(fù),進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過(guò)STM32內(nèi)置的12位AD轉(zhuǎn)換器,實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)4路工作電壓的采集和監(jiān)控,以便于分析供電環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題。利用DS18B20傳感器,實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)工作溫度的監(jiān)控設(shè)計(jì),以便于分析節(jié)點(diǎn)溫度和工作性能之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)程序的優(yōu)化,解決了節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)不成功、代碼遭篡改、程序不能自動(dòng)跳轉(zhuǎn)等問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了一種升級(jí)引導(dǎo)程序的新方法,使得引導(dǎo)程序升級(jí)不再局限于JTAG或ISP等燒寫(xiě)方式。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) 故障診斷 測(cè)試系統(tǒng) 感知數(shù)據(jù) 粗糙集 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 改進(jìn)設(shè)計(jì)
【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】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)故障診斷研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 集中式診斷12-13
• 1.2.2 分布式診斷13-15
• 1.3 論文研究思路和研究?jī)?nèi)容15-18
• 2 基于感知數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點(diǎn)線下故障檢測(cè)18-27
• 2.1 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)18-21
• 2.1.1 控制單元設(shè)計(jì)19-21
• 2.1.2 功率放大器和激振器的選擇21
• 2.1.3 簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)21
• 2.2 系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試21-27
• 2.2.1 動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集節(jié)點(diǎn)測(cè)試22-24
• 2.2.2 加速度采集節(jié)點(diǎn)測(cè)試24-27
• 3 基于感知數(shù)據(jù)比較的傳感器節(jié)點(diǎn)在線故障診斷27-38
• 3.1 基值比較法28-32
• 3.1.1 基值比較算法定義28-31
• 3.1.2 基值比較算法應(yīng)用舉例31-32
• 3.2 功率譜相關(guān)系數(shù)法32-36
• 3.2.1 功率譜分析方法介紹32
• 3.2.2 功率譜相關(guān)系數(shù)算法定義32-34
• 3.2.3 功率譜相關(guān)系數(shù)算法應(yīng)用舉例34-36
• 3.3 診斷方法綜合應(yīng)用測(cè)試36-38
• 4 基于粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)在線故障診斷38-52
• 4.1 粗糙集基本理論38-40
• 4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論40-42
• 4.2.1 人工神經(jīng)元模型40-41
• 4.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)41-42
• 4.3 基于粗糙集的節(jié)點(diǎn)信息約簡(jiǎn)42-48
• 4.3.1 基于粗糙集區(qū)分矩陣的約簡(jiǎn)算法42-43
• 4.3.2 基于區(qū)分矩陣的節(jié)點(diǎn)信息約簡(jiǎn)43-48
• 4.4 建立BP網(wǎng)絡(luò)模型48-49
• 4.5 故障樣本測(cè)試49-52
• 5 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì)52-64
• 5.1 多路電壓監(jiān)控設(shè)計(jì)52-56
• 5.1.1 電壓采集硬件設(shè)計(jì)54-55
• 5.1.2 電壓采集程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.2 節(jié)點(diǎn)溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)56-58
• 5.2.1 溫度采集硬件設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.2 溫度采集程序設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.3 溫度采集功能測(cè)試58
• 5.3 Bootloader引導(dǎo)程序改進(jìn)及其IAP遠(yuǎn)程升級(jí)58-64
• 5.3.1 STM32 IAP升級(jí)原理58-60
• 5.3.2 Bootloader優(yōu)化設(shè)計(jì)60-62
• 5.3.3 Bootloader IAP遠(yuǎn)程升級(jí)62-64
• 結(jié)論與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄A 相鄰采樣時(shí)刻動(dòng)態(tài)應(yīng)變差值表69-72
• 附錄B 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試樣本72-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 莫路鋒;毛方杰;聶江武;宣子蔚;;基于感知數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感網(wǎng)被動(dòng)診斷方法[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

2 沈敏;張榮標(biāo);馮友兵;;基于粗糙集的溫室無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障診斷[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊柳松;基于小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滾動(dòng)軸承故障診斷方法的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 謝娟英;基于粗糙集理論與智能計(jì)算的分類規(guī)則挖掘方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：385240