基于ZigBee的风电齿轮箱状态监测信息采集系统

【摘要】由于风力发电机组设备的精密度、复杂度及自动化程度的越来越高,其设备的故障发生率和维修成本也逐年提高。对风力发电机组的故障监测存在工作环境复杂、监测点较多、维修困难等难题,而传统的有线监测系统存在着布线复杂,维修成本较高等不足。针对这种情况,本文提出基于无线网络技术ZigBee的风电齿轮箱的状态监测信息采集系统的架构,实时监测和采集齿轮箱故障敏感部位的振动和温度信号,设计了相应的硬件接口和软件程序。主要研究内容如下：(1)介绍了风力发电机组的结构组成、分类、工作原理和运行情况,明确了机组易发生故障的部位和机理。研究了齿轮箱故障类型、原因和相应的特征信号,确定了齿轮箱关键监测点,选择适宜的振动和温度传感器。(2)针对风电齿轮箱实际情况,提出了基于ZigBee无线传感网络的采集系统框架,设计了无线传感网络中终端节点结构,讨论了所用的无线网络协议栈。(3)根据状态监测和信息采集系统总体设计的要求,分析了系统所需要的硬件电路和相互之间通讯的接口。按照采集到的振动和温度信号传输到监控计算机的信息流方向,依次设计了温度和振动加速度传感器电路、硬件通信模块的接口、ADC、数据处理模块、协调器与上位机之间传输信息使用的串口电路、USB转串口电路、对设备类型的进行选择和绑定的按键电路,详细说明了其具体的接线方式和所实现的功能。(4)在IAREmbeddedWorkbench开发平台上实现了ZigBee组网,分析了ZigBee2007组网规范,设计了ZigBee网络采集系统中的网络节点(协调器、路由器、终端节点)相应的工作流程,开发出了振动和温度信号的采集、数据的发送和接收、实时数据监控等软件程序。在实验室组网环境下,实现了信号采集、传输和PC上位机Labview中实时显示,证明所开发的系统具有实际应用的可行性。
【作者】朱曼莉；
【导师】韦尧兵；
【作者基本信息】兰州理工大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】ZigBee；风电齿轮箱；状态监测；信息采集系统；

【参考文献】
[1]徐从刚.基于合成苯并三唑结构的酪氨酸修饰及其光稳定性[D].浙江理工大学,纺织化学与染整工程,2014,硕士.
[2]马超,沈微,董景峰.一种复杂背景中特定运动目标检测跟踪方法[J].计算机工程.
[3]史雪艳.河南承接东部沿海地区产业转移对策研究[D].河南农业大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[4]朱志红,王刚.群落结构特性的分析方法探讨──以高寒草甸和高寒灌丛为例[J].植物生态学报,1996,02:184-192.
[5]涂利.城镇地籍管理信息系统面向对象设计研究[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[6]林云中.不同骨质疏松条件下微创椎弓根螺钉骨水泥强化的有限元分析[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[7]王一轩.平喘Ⅰ号对急发期哮喘大鼠肺组织ERK的影响[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[8]霍媛.我国社会医疗保险委托管理模式研究[D].首都经济贸易大学,社会保障,2014,硕士.
[9]韩龙伸.超声波除冰方法与试验研究[D].杭州电子科技大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[10]梁士栋.城市区域交通状态判别方法研究[D].吉林大学,交通信息工程及控制,2014,硕士.
[11]刘爽.纤维增强空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料力学性能研究[D].燕山大学,工程力学,2014,硕士.
[12]孙明理.民盟与国民参政会[D].西南大学,中国近现代史,2014,硕士.
[13]郁玲玲.RhoC在软组织静脉畸形侵袭性中的作用研究[D].复旦大学,外科学,2011,硕士.
[14]冯德梁.基于因子分析—模糊分析法的隧道土建施工安全风险评价与控制研究[D].西南交通大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[15]龙浩.依达拉奉通过抑制内质网应激途径对神经细胞的保护机制研究[D].南京医科大学,外科学,2013,硕士.
[16]袁健美.多贝西小波密度泛函的并行算法及其应用[D].湘潭大学,计算数学,2014,博士.
[17]王兴.水稻抗稻瘟病单基因系防御酶活性与防卫基因表达的研究[D].广东海洋大学,作物遗传育种,2013,硕士.
[18]向斌.雷帕霉素诱导人星形胶质瘤U251细胞自嗜与抗肿瘤关系的分子机制研究[D].中南大学,外科学,2012,博士.
[19]吴佳清.莆田学院教师激励机制研究[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[20]宋鹏.桩基础质量检测方法的探讨[J].中国电子商情(基础电子).
[21]李岩松,周浩,刘君,王倩.自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法[J].电力系统自动化,2010,06:75-78.
[22]黄蕾.论萧红散文的寂寞情怀[D].湖南师范大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[23]李凌晖.通用智能试题库管理系统的构建[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[24]张迅.大众文化的语文课程资源开发与利用研究[D].扬州大学,学科教学,2011,硕士.
[25]梅鲜.高校思想政治教育第二课堂建设研究[D].复旦大学,思想政治教育,2013,博士.
[26]申建红,曾波,类淑桐,苏晓磊,黄文军.三峡水库消落区4种一年生植物种子的水淹耐受性及水淹对其种子萌发的影响[J].植物生态学报,2011,03:237-246.
[27]李昕,丁晓青,彭良瑞.一种基于微结构特征的多文种文本无关笔迹鉴别方法[J].自动化学报,2009,09:1199-1208.
[28]刘振宇.宜宾市电影产业的历史与现状[D].西南大学,电影学,2014,硕士.
[29]翟蕾.Web文档分类及信息抽取的研究与开发[D].西北工业大学,2001.
[30]曾佳,汪荣贵,王晶,董俊鹏.基于高精度大气耗散函数的快速雾天图像复原[J].计算机工程与应用.
[31]李坤锋.我国大型百货企业经营模式选择研究[D].东北石油大学,企业管理,2013,硕士.
[32]李亮.尿素醇解法合成氨基甲酸甲酯的工艺研究[D].华东理工大学,化学工艺,2014,硕士.
[33]林烁.基于协同办公技术的监狱警察信息管理系统的设计与实现[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[34]牟锐.基于Web的精品课程教学资源系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[35]刘旭.基于图像处理的输电线路覆冰检测关键技术研究[D].上海电力学院,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[36]王红.试论进一步完善青岛供电公司的数据整合[J].现代电力,2004,05:9-15.
[37]刘俊岩,宋鹏,秦雷,王飞,王扬.调制激光致硅晶圆载流子辐射扫描成像试验研究[J].物理学报.
[38]邱文瑛.临江吟逝水 幽梦付古今[D].福建师范大学,中国古代文学,2004,硕士.
[39]王穆棱,姚磊,崔荣.定尺停剪STD总线微机自动控制系统[J].冶金自动化,1994,06:33-36+54.
[40]周巍.四川省移动通信公司的市场竞争战略探讨[D].西南财经大学,2003.
[41]米玛次仁.拉萨市县域旅游发展的战略研究[D].天津大学,2003.
[42]赵陆.氟制剂与CPP-ACP促进牙釉质再矿化效果的体外对比研究[D].吉林大学,口腔医学,2013,硕士.
[43]张倩.论陆时雍的“情真”与“韵长”[D].辽宁大学,文艺学,2012,硕士.
[44]秦锋,杨学兵.二维立方体中关联规则挖掘算法研究[J].微机发展,2003,02:86-88.
[45]张利芳,魏恒勇,卜景龙,陈敏,刘会兴,倪洁.介孔TiN纳米材料研究新进展[J].材料导报,2015,03:1-7+13.
[46]周嘉旎.Groupon模式下消费者团购行为的感知风险实证研究[D].复旦大学,广告学,2012,硕士.
[47]张洁.山田詠美的后现代主义文学[D].山东大学,日语语言文学,2013,硕士.
[48]于小龙.山东省肺结核患者痰液处置知识—态度—行为及管理策略研究[D].山东大学,社会医学与卫生事业管理,2013,硕士.
[49]丁成荣,吕兆斌,李伟华,田敏鸿,张国富.2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶盐酸盐的合成[J].浙江工业大学学报,2014,04:435-439.
[50]杨韧.加强信息化建设促进金融业的可持续发展[J].财经科学,2004,S1:112-114.