无线传感器在船只机械监控的应用.docx
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1、无线传感器在船只机械监控的应用yangliu导语:Mote能够将传感器连接到无线网络中,并将数据传输至终端设备。这些Mote通常被学术界或实验室用于研究机构,但工业界仍对此持有观望的态度。2004年,BP开场接触一种名为尘埃Mote的无线网络技术。这个2x2英寸大小的装置包括一个处理器、一块永久非易失的储存器、一个无线通讯模块和一个能与传感器相连的I/O板。Mote能够将传感器连接到无线网络中,并将数据传输至终端设备。这些Mote通常被学术界或实验室用于研究机构,但工业界仍对此持有观望的态度。当时,并未有任何一家公司生产无线传感器网络的商业产品。图1、图2BPLochRannoch油船BP数字
2、通讯技术部门总监HarryCassar讲:“当我们初次接触这项新技术时就在考虑它能否能工作在我们的环境中。这些Mote看起来是设计精细且几乎没有保护外壳的电路板。我们想知道它能否能被放置在如精炼场这样的金属设备遍布且高温、高频震动的环境中;Mote在包装后能不能在这样的环境中正常运行。验证这种想法的唯一途径就是测试。于是,LochRannoch的工程就这样诞生了。工程介绍LochRannoch工程起始于对Mote的测试和评估,但是并没有停滞在这个阶段。事实上这个工程的目的是开发一个能够应用在BP全球工业生产中的一套商用无线传感器网络系统。在这个工程的每个阶段我们都会碰到一些困难,但我们都已逐一
3、将其克制。BP的第一个困难是决定在什么地方施行这个工程。BP的大多工程施行的都要求使用安全的设备。为测试这种没有认证的无线网络技术,BP需要找到一个安全需求较低的苛刻环境。于是,公司选定了一艘1000英尺长、132,000吨重,往返于Schiehallion储油船和位于Shetland岛SullomVoe地区的石油处理站的油船LochRannoch。这艘油轮的金属设备比精炼厂的金属设备还多,因而这里的射频环境愈加恶劣和复杂。不仅如此,油船的船舱都是通过金属水密门封闭。此外,来自发动机、发电机和推进机的强烈震动以及引擎室内80F到100F的高温,都将是Mote正常工作的不良因素。BP的主要技术部
4、门与BP运输部门都对这个试验计划非常关注。“假如要在LochRannoch油船上做试验,我希望能够获得更多的实际价值,而不仅仅是一次测试Mote能否相互通讯的试验。Cassar还指出:“BP运输部门非常希望能够收集到引擎室搅拌机的震动数据。系统介绍此项BP的计划是建立一套预测维护系统用来监视如马达、泵之类具有强烈震动的机器。这些机器被放置于LochRonnach油船的引擎室内。通过震动信息来监测系统的工作状态,当磨损或撕裂现象出现时则通过无线通信发送警告。“震动信息能够帮助预测机器的磨损状况并预知何时需要进行维护,Cassar指出“该系统能够告诉你主轴发生弯曲或是哪台机器失去平衡。它能把你从每
5、500小时一次的定期维护工作中解脱出来,只要在需要的时候才做必要的维护。基于150个Rochwell的加速度计,我们构建了整个测量系统。每台机器安装有6个传感器,3个轴的方向各一个,两个辅助测量点以及一个监测机器转动和提供角度相位的转速计。传感器用金属外壳封装放置于离机器2英寸处,通过有线的形式连接到Mote上。每个Mote一次能够驱动10个传感器,尽管BP没有全都用到。图表3LochRannoch工程的预测维护系统监测引擎室内的泵和马达的工作状态。这些机械设备被安装了大约150个加速度器。加速度器探测出的震动数据用于评估当前的操作环境。当磨损或撕裂现象出现时,则无线传感器网络中的Mote和网
6、关通过无线通信发送警告。数个Mote构成了一个由网关控制的子网。Mote通过IEEE802.15.4的直接扩频调制技术将收集到的数据转发给网关。由于英国政府的限制,工作频段被调整到英国标准的868MHz。然而系统的工作频段是可调的,但对于工作于国际环境极为重要。由于各国的许可标准往往不尽一样。网关之间通过IEEE802.11构建了一个mesh网络,将所有的数据传递给主控网关。该网关将数据传递给后台的数据存储服务器。每个网关都有2GB的内存,这确保在网关与船上的网络失去连接时,仍能够收集并暂时储存来自Mote的数据。问题与解决方案多方面因素在LochRannoch工程中,BP、Crossbow和
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