柴油机由于其较高的热效率、较低的燃油消耗率、较好的适应性、宽广的功率范围,已广泛应用于工业、农业、交通运输业和国防建设事业。因其特有的优点,在今后相当长的时期内仍将处于不可替代的地位,对其进行状态监测和故障诊断是十分必要的。本文系统阐述了柴油机监测系统国内外研究现状,在结合实际项目的基础上提出了柴油机监测系统总体设计方案。为实现柴油机监测系统功能,选用DSP56F807作为柴油机监测系统主控芯片,完成了主控制器原理图和PCB图设计,分析了蓄电池电压、蓄电池电流、蓄电池内阻、喷油压力、缸盖振动与瞬时转速的信号特点并选择了合适的检测方法,设计了相应的信号调理电路。在所设计的硬件基础上,给出了监测系统软件设计,实现了DSP模拟信号和转速信号的采集,并设计了串口通讯协议解决了大量数据的传输问题。最后使用Lab VIEW完成了人机交互界面设计,实现了柴油机状态监测功能。针对柴油机缸盖振动信号含有大量非平稳噪声影响故障诊断的问题,本文在系统分析小波降噪实时性影响因素的基础上,论述了原位提升小波相较于其他小波算法不具有实时性优势,给出了实时小波降噪系统构建要点。选择了多工况下缸盖振动小波降噪较优参数,并设计了快速小波降噪C程序。同时,针对变转速工况下单一振动信号故障诊断准确率较低的问题,设计了振动与转速相融合的RBF神经网络故障诊断系统,并使用粒子群算法对其进行优化,取得了较好的效果。在整合系统硬件和软件的基础上,通过搭建系统实验平台,实验验证了柴油机监测系统的有效性和故障诊断的准确性,对后续柴油机监测系统的设计具有参考和借鉴意义。