[发明专利]用于设备状态监测的双模无线传感器网络接入方法

说明书

技术领域

       本发明涉及一种用于设备状态监测的双模无线传感器网络接入方法，属于工业无线传感器网络技术及设备状态监测和故障诊断技术应用领域。

技术背景

随着工业企业设备装备水平的提高，设备故障形式越来越复杂，一旦发生故障停机将造成巨大的损失，设备管理的难度和要素也不断增长，迫切需要实用有效的技术手段和管理方式进行运行状况的实时掌控和对设备故障的准确判断，最大限度地避免故障停机及性能劣化带来的经济损失和重大事故，科学合理地确定维修内容，达到设备综合管理成本的最优。

目前，设备状态监测主要包括日常点检、精密诊断和在线监测等实施方式，每种方式都具有自身的特点。其中如日常点检和精密诊断，主要依靠人工到设备旁获取特征信号或样品，进行状态判断和故障分析，实施方式相对简捷，但针对恶劣、危险的环境就难以开展。同时在现场进行信号采集工作效率也相对较低，无法适应快节奏生产的要求，存在着诸如机组起停机及异常等重要瞬态过程难以捕捉，异常原因难以追溯等缺点。

目前在线监测通常采用有线信号传输方式，对运行中的设备实时采集运行过程中的状态信息，不受环境、采集周期等影响，获取信息更加及时、全面，但构建时软硬件投入大，施工安装等繁琐，限制了其应用推广的范围。而无线传感器网络 WSN ( Wireless Sensor Network ) 技术具有低成本、可以实现快速部署、而不需重新铺设电缆和配置即可进行物理移位、避免复杂环境下的线缆安装和扩展性好等特点完全能够满足流程工业设备状态监测的应用需求，为信号采集和传输提供了新途径。

目前检索到的涉及传感器网络技术应用于设备状态监测的相关专利有： 

王沁等在2006年提出的发明专利“基于无线传感器网络的大型流程工业设计现场级监测系统”，其主要特征在于使用无线通信技术替代有线传输方式。该系统克服了传统有线数据采集方式安装和维护成本高、恶劣环境下难以采集数据的困难，利用无线通信技术和嵌入式技术，实现了一种维护成本低，安装方便，适应环境广泛的无线数据采集方式。

梁炜等在2008年提出的发明专利“一种面向工业无线网络的混合介质访问控制方法”，其主要特征在于在工业无线网络中采用网状及星型混合拓扑结构和自适应信道切换和跳频技术简化了网络结构，降低了维护和管理的难度。提高了系统的可靠性和兼容性，改进了网络的灵活性和扩展性。

蔡正国等在2009年提出的实用新型专利“热轧设备状态在线监测装置”，通过振动和转速传感器进行采集和有线通信方式实时监视轧机机械设备的运行状态，并对运行状态数据实现存储和分析，为轧机机械运行状态的把握和机械设备零部件的状态维修提供有效依据。

在已公布的专利尚未有涉及到用于设备状态监测的双模无线传感器网络接入方法。

本发明中的接入网关集成了两种不同的物理层调制方式的无线通信调制模块以满足同一设备监测网络中不同类型参量的采集节点对传输性能的需求。根据设备状态不同变化速率和数据量大小的参量可分别配置为慢速连续式和高速间歇式的数据传输模式的采集节点。根据不同的现场环境要求，在同一设备监测网络下，无线传感器网络节点配置合适的无线通信调制模块以提供不同等级和要求的数据链路保证数据正常通信，能够同时实现设备状态在线监测和巡检两种实施方式，具有应用灵活和传输可靠性强的优点。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种用于设备状态监测的双模无线传感器网络接入方法。能够提供可靠、灵活的设备状态监测方式，实现对设备状态的监测和有效的管理维护。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明涉及IEEE 802.15.4国际无线通信标准，即IEEE用于低速无线个人域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制层规范。该协议能支持消耗功率最少，一般在个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单器件。可以用来实现低功耗、拓扑灵活、低成本的无线传感器网络。