太阳能集热装置的无线监测系统设计

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随着社会的发展,工业的进步,很多大型工业设备、厂区的出现,为了让这些工业设备能够长期安全稳定的运行,实时掌握系统的运行状态和参数,监控系统是必不可少的,但早期的有线监控系统需要繁琐复杂的连线,而且成本高昂,存在很大的局限性,更重要的是在现代工业场合中,由于存在高危险性等一些特殊情况,不便于维护人员直接接触检修和操作,无线监控系统的出现很好的解决了这些难题。本文就是针对大型太阳能集热装置而设计的一款短程无线监测平台,主要解决设备工作在有毒、高温、高压、易燃等危险场合中各个部位状态信号的采集、处理和通信等问题,从系统可靠性、数据准确性以及节点的低功耗出发。太阳能集热装置是一个高效率吸收太阳能辐射的试验系统,同时还能将太阳能转换成其他形式的能量,本文根据该装置实际需求,设计了一套短程无线监测系统。首先对各种无线网络进行了深入分析和比较,选取了ZigBee标准为系统的通信协议,设计了以MSP430F149和CC2530F256为核心控制器的无线传感节点,并对无线网关进行了软硬件设计,搭建了基于ZigBee规范的星型无线传感网络平台;各种无线传感节点将系统每个部位的状态信号实时采集,包括温度、应变、压力和流量等传感信号,并在采集终端节点对这些数据进行简单的数据分析处理,然后通过ZigBee无线网络发送给汇聚节点,再次进行数据融合处理,最后将处理结果通过串口发送给监控中心显示,实现了太阳能集热装置的短程无线监测功能。另外,考虑到无线节点是电池供电,为了尽可能的长期稳定工作,还对节点进行了低功耗设计,根据对节点系统的功耗分析,主要采用低功耗核心控制芯片和减少无线通信数据量的措施,通过增加控制器的计算和处理能力,即牺牲处理器CPU资源,来减小无线网络的通信载荷,达到节能的目的,大大延长了无线节点的使用寿命。最后,对系统性能指标进行了测试和分析,包括网络通信测试、误帧率测试、低功耗测试和系统运行数据分析;总结了系统完成的工作以及存在的不足,对下一步要做的工作进行的详细的分析和展望。
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