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基于Zigbee協(xié)議的飛機無(wú)線(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)油液監測系統設計

作者： 時(shí)間：2011-05-30 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
　引言
　　飛機的油液監測是利用油液分析技術(shù)對飛機使用的潤滑油和液壓油進(jìn)行綜合分析，以獲得飛機發(fā)動(dòng)機的潤滑和磨損情況以及液壓系統的使用情況，進(jìn)行油液分析可以有效地監測飛機的發(fā)動(dòng)機、起落架、襟副翼和尾翼等關(guān)鍵部件的使用情況，檢查并預測飛機的故障，保證飛行的安全。
　　1 油液分析方式方法與現狀
　　油液分析技術(shù)又稱(chēng)為設備磨損工況監測技術(shù)，是一種新型的設備維護技術(shù)，它利用油液所攜帶的設備工況信息來(lái)對設備的當前工作狀況以及未來(lái)工作狀況做出判斷，從而為設備的正確維護提供了有效的依據，達到預防性維修的目的。目前，油液分析技術(shù)主要有油液性能分析法、污染度分析法和磨粒分析法3 種方法。
　　根據油液樣品采集方式和分析地點(diǎn)的不同與關(guān)系，機器油液分析儀器或系統可以劃分為3 種基本形式，如圖1 所示響。

（1） 離線(xiàn)式（off - line） , 以現場(chǎng)（on- site, 應用便攜式油液分析儀器） 和非現場(chǎng)（off - site, 應用基本配置或完全配置油液分析實(shí)驗室） 兩種模式分析周期或非周期性方式采集的代表性油液樣品。離線(xiàn)式機器油液分析的缺點(diǎn)是分析結果受油液樣品采集、運輸和實(shí)驗過(guò)程中多種因素的影響。
　?。?） 在線(xiàn)式（on- line） , 連續或間歇地分析部分循環(huán)油液。在線(xiàn)式機器油液分析技術(shù)對機器油液流動(dòng)狀態(tài)的影響小，能夠提供直接結果且幾乎不受外部因素影響，缺點(diǎn)是如果樣品采集量較少時(shí)，在線(xiàn)分析結果可能喪失代表性。
　?。?） 嵌入式（in- line） 或原位型（in- site） , 連續分析系統中的全部循環(huán)油液。嵌入式機器油液分析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對全部油液進(jìn)行分析并立即提供分析結果，分析過(guò)程不受外部因素影響，但嵌入式機器油液分析實(shí)施困難，而且可能對油液系統正常工作帶來(lái)影響。
圖1 油液分析的方式傳統的飛機進(jìn)行油液分析，都是采用離線(xiàn)式的方法，首先要在現場(chǎng)對每架飛機放油采集油樣，然后送到實(shí)驗室進(jìn)行分析，分析完成后再將數據送給現場(chǎng)維修人員和決策者，由于油液運輸和數據傳遞需要大量時(shí)間，進(jìn)行一次油液分析的周期往往很長(cháng)，不利于裝備維修的時(shí)效性。另外，在油液采樣和運輸過(guò)程中還有可能引入污染，影響分析結果。
　　近年來(lái)，西方發(fā)達國家利用電子技術(shù)和信號處理技術(shù)，研制了多種新型嵌入式油液分析傳感器，并在此基礎上，針對各種不同類(lèi)型的設備，開(kāi)發(fā)了一系列油液在線(xiàn)監控系統，實(shí)現了在線(xiàn)分析和實(shí)時(shí)監控。
　　2 Zigbee 技術(shù)
　　Zigbee 是一種低速無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)技術(shù)，它適用于通信數據量不大、數據傳輸速率相對較低、分布范圍較小，但對數據的安全可靠有較高要求，而且要求成本和功耗非常低，并容易安裝使用的場(chǎng)合。其具有極低的功耗和固態(tài)組網(wǎng)能力且經(jīng)濟性好，安全可靠，復雜度低。Zigbee 網(wǎng)絡(luò )分為4 層，從下向上分別為物理層（PHY） 、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層（MAC） 、網(wǎng)絡(luò )層（NKW）和應用層（APL） 。IEEE802154標準主要負責制定Zigbee的物理層和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層，它是Zigbee 技術(shù)的基礎。Zigbee技術(shù)聯(lián)盟在它之上定義了網(wǎng)絡(luò )層和應用層。
　　本文設計了基于Zigbee 協(xié)議的飛機嵌入式實(shí)時(shí)油液監測系統，利用嵌入式油液分析傳感器獲取油液數據，然后利用基于Zigbee 協(xié)議的無(wú)線(xiàn)通信方式將數據匯聚到簇頭節點(diǎn)，簇頭節點(diǎn)對數據進(jìn)行處理后再傳送到sink 節點(diǎn)，由sink 節點(diǎn)將數據上傳到PC機，通過(guò)PC機進(jìn)行詳細的油液數據分析以得到結果。這樣既可以省去反復放油以及油液運輸的工作量，節省時(shí)間，又可以消除在放油和油液運送過(guò)程中引入污染的可能。
　　3 系統總體設計
　　該油液監測系統采用新型的嵌入式油液分析傳感器來(lái)在線(xiàn)實(shí)時(shí)的獲取油液數據，然后利用Zig bee 協(xié)議來(lái)實(shí)現傳感器節點(diǎn)與簇頭節點(diǎn)以及簇頭節點(diǎn)與sink 節點(diǎn)之間的通信，來(lái)傳遞采集來(lái)的數據，sink 節點(diǎn)再利用USB 接口與PC 機連接，將數據上傳到PC 機中。系統的總體設計框圖如圖2 所示
設計框圖如圖2所示
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