摘 要：文中給出一種基于多跳擴(kuò)頻和時分復(fù)用技術(shù)的無線分布式集成網(wǎng)絡(luò)平臺，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)內(nèi)傳感器信號采集、調(diào)理、數(shù)據(jù)分析處理和短程無線數(shù)據(jù)傳輸集成。在此設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)平臺及軟件系統(tǒng)支持下可以進(jìn)行設(shè)備的智能維護(hù)。
關(guān)鍵詞：智能維護(hù)系統(tǒng)，預(yù)診斷，積極維護(hù)，無線全分布式網(wǎng)絡(luò)
1 引言
目前，許多制造業(yè)企業(yè)仍然在推行基于故障反應(yīng)方式的服務(wù)和維護(hù)活動，許多商用維護(hù)管理軟件工具缺乏與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的集成性。改變這種情況的困難在于我們?nèi)鄙儆行У摹㈩A(yù)言性的診斷模式與工具，以理解生產(chǎn)線和設(shè)備每天的動作。由于缺乏設(shè)備健康狀態(tài)量化指標(biāo)和故障判斷依據(jù)，要定期進(jìn)行大檢大修，停機(jī)時間長，經(jīng)濟(jì)損失大，特別是故障停機(jī)，其損失無可估量。這就要求研究涉及生產(chǎn)和設(shè)備故障原因，開發(fā)智能化的監(jiān)視工具和軟件，提供前瞻性的維護(hù)能力，諸如性能退化測量、故障恢復(fù)、自維護(hù)以及遠(yuǎn)程診斷。
發(fā)達(dá)國家提出21世紀(jì)的設(shè)備維護(hù)應(yīng)能是在整個產(chǎn)品生命周期中進(jìn)行健康狀態(tài)跟蹤監(jiān)測、評估、性能退化測量，進(jìn)行早期故障狀態(tài)預(yù)診斷，以減少甚至消除生產(chǎn)線的停機(jī)時間;同時能夠分析故障原因，消除不當(dāng)因素，從源頭上克服故障的發(fā)生;能夠進(jìn)行自維護(hù)及故障恢復(fù);能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，以主動的預(yù)診斷取代對故障的被動響應(yīng)。
21世紀(jì)，又是互聯(lián)網(wǎng)時代，設(shè)備維護(hù)將是基于開放式的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電子維護(hù)，這是使制造業(yè)生產(chǎn)力和產(chǎn)品售后服務(wù)達(dá)到全球領(lǐng)先水平的關(guān)鍵。基于有線集中監(jiān)測模式的傳感器/變送器監(jiān)測系統(tǒng)已出現(xiàn)多年，但有線模式有其局限性，也談不上智能電子維護(hù)，因?yàn)闆]有進(jìn)行早期健康狀態(tài)評估和早期故障預(yù)診斷。
本文給出了一種基于無線分布式的集成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，它是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測無線集成網(wǎng)絡(luò)研究及工業(yè)應(yīng)用開發(fā)要解決的兩個核心技術(shù)之一，它克服了有線集中監(jiān)測模式的局限性，使不適于安裝有線網(wǎng)絡(luò)的地方通過一種特殊的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、評估，使設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)智能化，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的智能電子維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。而且這種無線網(wǎng)絡(luò)又是分布式的，即每個節(jié)點(diǎn)均具有數(shù)據(jù)處理的能力，僅將少量的分析結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)程主節(jié)點(diǎn)，有利于制造業(yè)制造系統(tǒng)的創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)效益的提高，可廣泛應(yīng)用于船舶、機(jī)車、車輛、海上石油平臺、橋梁隧道和環(huán)境保護(hù)等方面的分布式遠(yuǎn)程監(jiān)測、診斷、調(diào)度和預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。
2 無線分布式網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
2.1 從節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)
從節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)由嵌入式系統(tǒng)、信號采集和調(diào)理部分及無線通信部分組成。
嵌入式系統(tǒng)由CPU模板和A/D數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成。
低功耗的嵌入式處理器PC/104 CPU板型號為SED-586SV，133MHz-16MB內(nèi)存，內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器，在板支持只讀固態(tài)盤（64K～1M）或可讀寫大容量電子盤（8～288M）, 2K位EEPROM，512 位OEM 可 用，保存除時間和日期之外的全部設(shè)置，在板包含DMA控制器、中斷控制器及定時器，實(shí)時時鐘（板上自帶或外接后備電池3.0V-3.6V），16～32M 字節(jié)DRAM;在板的外部接口有雙向并行口、兩個16550 兼容的RS232 串行口（COM2 可選RS485 接口標(biāo)準(zhǔn)）、固態(tài)盤存貯芯片插座、軟盤驅(qū)動器接口、IDE 硬盤驅(qū)動器及鍵盤、喇叭接口。增加了許多擴(kuò)展功能的工業(yè)ROM-BIOS， 這些功能包括固態(tài)盤擴(kuò)展（支持EPROM，DiskOnChip）、串行控制臺支持、看門狗定時器功能（BIOS 支持）。A/D采集卡采用PM-510 PC/104 100KHz，12bit，16單/8雙，0～5V輸入 。
信號采集與調(diào)理部分由一個或多個傳感器加信號調(diào)理部分構(gòu)成，使采集到的設(shè)備狀態(tài)信息轉(zhuǎn)為A/D板可接收的信號（0～5V），系統(tǒng)中采用壓電式加速度傳感器和電荷放大器。加速度傳感器技術(shù)參數(shù)為靈敏度約2pC/ms-2、頻率范圍為1Hz～10KHz、極限量程1x104ms-2、橫向靈敏度
