1無線傳感網(wǎng)

　　所謂無線傳感器網(wǎng)絡就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)點協(xié)作地實時感知、監(jiān)測各種環(huán)境或目標對象信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行智能處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。無線傳感網(wǎng)絡可以在長期無人值守的狀態(tài)下工作，在國民經(jīng)濟各領域都有重要的科研價值、巨大的實用價值和廣闊的市場前景。

　　斷系統(tǒng)能從根本上解決復雜環(huán)境中網(wǎng)絡、通信情況的不確定性，保證了對壓縮機監(jiān)控的實時性，并且可以將傳感器、數(shù)據(jù)采集和通信部分集成在一起，保障了通信硬件的安全性。無論從投入成本、使用維護費用、施工難度和工期等方面進行比較考察，該系統(tǒng)都具有很大的優(yōu)越性。

　　2總體架構設計

　　整個系統(tǒng)由傳感器節(jié)點、基站、局域網(wǎng)服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、通信服務器、W eb服務器以及客戶端軟件構成。系統(tǒng)結構框架如所示。無線傳感器采集的數(shù)據(jù)根據(jù)用途不同可分為實時數(shù)據(jù)和入庫（寫入數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)兩大類。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詳細記錄各時段設備的運行數(shù)據(jù)，使用不同的表存儲不同類型、不同用途的數(shù)據(jù)，其中包括故障數(shù)據(jù)、維修后的短期運行數(shù)據(jù)等，供監(jiān)測用戶與遠程用戶調(diào)用。局域網(wǎng)監(jiān)測用戶可同時使用實時數(shù)據(jù)及入庫數(shù)據(jù)，完成監(jiān)測與初步診斷任務；遠程用戶可訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，獲得各時段入庫的數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)，并進一步做出分析、診斷。對于難以識別的故障，通過本系統(tǒng)可以進行專家會診，采用群體決策方法提高識別的準確性。

　　3硬件設計

　　傳感器節(jié)點探測出的數(shù)據(jù)通過無線多跳自組的M esh網(wǎng)絡傳輸給基站或通過中繼M ote傳輸給基站?；緦⑦@些數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈犹幚碓O備，用戶可以通過系統(tǒng)應用軟件進行監(jiān)控。

　　3. 1傳感器節(jié)點

　　每個傳感器節(jié)點包含一個或多個傳感器元件，一個M ote和電池組。傳感器主要探測壓縮機的振動、噪聲、溫度、壓力和開關量等數(shù)據(jù)， M ote負責對這些數(shù)據(jù)進行處理并通過M esh網(wǎng)絡傳輸?shù)交?。傳感器與M ote是通過數(shù)據(jù)線相連。傳感器安裝在壓縮機上， M ote安裝在壓縮機附近的地方。每臺壓縮機構成一個這樣的節(jié)點，如果企業(yè)里有多個壓縮機，則有多個節(jié)點，每個節(jié)點之間的距離大約是100至400米左右，如果距離過長中間可以加中繼M ote.

　　3. 2中繼M ote

　　中繼M ote的硬件結構和M ote完全一樣。中繼M ote將來自節(jié)點的數(shù)據(jù)通過M esh網(wǎng)絡傳輸?shù)交?。當一個M ote出現(xiàn)故障，與之相關的其他M ote會自動重新選擇路由。在這個M ote的故障排除后，會重新加入到M esh網(wǎng)絡中繼續(xù)工作。

　　3. 3基站

　　基站是由一個網(wǎng)關和一個M ote組成。網(wǎng)關作為一個橋梁將無線傳感器網(wǎng)絡與其他系統(tǒng)相連。

　　基站的主要功能是匯集無線傳感器網(wǎng)絡所采集的數(shù)據(jù)并傳給上層處理設備如計算機，手機或其他通訊平臺。另外，網(wǎng)關也是對節(jié)點實施無線空中編程（O ver The A ir Programm ing）的主要工具。通過空中編程能夠高效地實施對整個M esh網(wǎng)絡節(jié)點的軟件升級和更新。

　　4軟件設計

　　4. 1企業(yè)本地監(jiān)測軟件

　　壓縮機使用企業(yè)的本地監(jiān)測軟件采用M ote V iew開發(fā)。無線網(wǎng)絡中所有節(jié)點的數(shù)據(jù)通過基站儲存在PostreSQL數(shù)據(jù)庫中。M oteV iew能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀取并顯示出來，也能夠?qū)崟r地顯示基站接收到的數(shù)據(jù)。通過該軟件案，壓縮機使用企業(yè)的技術人員可隨時掌握壓縮機健康情況，也可快速整理、搜尋或查閱每個節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，同時還可以根據(jù)設置以手機短信和電子郵件的方式提供報警信息。

　　4. 2數(shù)據(jù)通信傳輸軟件

　　數(shù)據(jù)通信傳輸軟件負責把壓縮機工作信息實時傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和系統(tǒng)本身的特點，采用UDP協(xié)議。該通訊協(xié)議格式為：<指令頭> <指令長度> <企業(yè)號> <機號> <企業(yè)號+機號> <指令> <指令反碼> <數(shù)據(jù)1 > - - - <數(shù)據(jù)N > <異或校驗> <和校驗>以上每一部分都為一字節(jié)長度，指令頭：

　　0x7e；指令長度：為數(shù)據(jù)1到數(shù)據(jù)N的長度；企業(yè)號： 0 255；機號： 0 255；企業(yè)號+機號： 0 255；指令；指令反碼；異或校驗：從指令長度開始至數(shù)據(jù)N的異或，再異或0x33；和校驗：從指令長度開始至數(shù)據(jù)N的和，再和上0x33.通信軟件采用C /S結構開發(fā)，分為客戶端和中心服務端，服務端軟件安裝在具有固定IP地址的服務器上。客戶端把實時數(shù)據(jù)按照相應的通信協(xié)議打包發(fā)送，服務端把接收的數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議解包顯示并存儲到數(shù)據(jù)庫。

　　4. 3遠程監(jiān)控中心

　　遠程監(jiān)控中心位于壓縮機生產(chǎn)企業(yè)，監(jiān)控中心服務器申請配置專線和Internet上固定的IP地址。

　　監(jiān)控中心服務器上安裝相關監(jiān)控系統(tǒng)軟件。監(jiān)控系統(tǒng)的服務器包括通信服務器、應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、W EB服務器四個部分。

　　分別實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)發(fā)、通信設備狀態(tài)監(jiān)控等功能；數(shù)據(jù)分析、存儲、反控等功能；數(shù)據(jù)存儲、備份功能和實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務管理等功能。

　　具體實現(xiàn)時，通信服務器、應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、W EB服務器可以安裝在一臺服務器中，也可以安裝在不同服務器中。如果行業(yè)客戶要求對終端進行終端IP綁定，需要安裝RAD IU S服務器，為系統(tǒng)提供AAA認證和IP綁定功能。

　　5監(jiān)測中心信息管理系統(tǒng)

　　遠程故障診斷中心系統(tǒng)是壓縮機遠程故障診斷系統(tǒng)的核心，它通常包括知識庫，數(shù)據(jù)庫，推理機和管理界面。將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的故障信息接入互聯(lián)網(wǎng)，為進一步分析和定位故障，先由數(shù)據(jù)處理模塊處理、分析各種對故障診斷有關的性能和指標如：進氣壓力、進氣溫度、冷卻液溫度和流量等。

　　將這些數(shù)據(jù)存入大型數(shù)據(jù)庫中（ SQL Server），專家系統(tǒng)就可以按照一定的推理策略給出故障原因和具體故障部位。故障診斷中心是網(wǎng)絡服務平臺的核心部分，它除了包含豐富的故障診斷資源，如故障號、各種傳感器標準波形、故障波形等外，還必須具備綜合分析、計算、推理、判別等功能，另外還具備遠程示教、技術交流、信息查詢等功能。

　　6應用案例

　　該設計方案在某壓縮機公司！壓縮機遠程監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)？中實現(xiàn)，中心系統(tǒng)采用W in dow s 2003 Server操作系統(tǒng)、SQL Server數(shù)據(jù)庫以及Apache服務器，數(shù)據(jù)采集終端采用克爾斯博公司產(chǎn)品無線傳感網(wǎng)產(chǎn)品。數(shù)據(jù)通訊采用了UDP協(xié)議。根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)量及實時性要求，并考慮到網(wǎng)絡的使用費用，現(xiàn)場每隔3分鐘向監(jiān)控中心傳輸一次數(shù)據(jù)。

　　7結語

　　基于傳感網(wǎng)的壓縮機遠程監(jiān)測與故障系統(tǒng)大大提高了管理者對壓縮機維護的工作效率。將無線傳感技術、Internet技術與故障診斷技術相結合開發(fā)遠程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，是現(xiàn)代設備故障診斷和預知維修的發(fā)展需要，其不僅大大提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的實用性、利用率，同時能夠?qū)⑦h程專家的知識與現(xiàn)場監(jiān)測情況相結合，提高故障診斷的效率和準確性。