大型装备状态监测无线传感器网络的研究*

曹建福，金 枫

(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安710049)

利用无线传感器网络可以以较低的投资和使用成本实现对大型装备的全面监测，在线获取工作状态参数，以此为基础实施优化控制，来达到提高装备利用效率和减低能耗的目标。无线通信网络可减少布线，特别在布线困难、大型旋转机械或设备部件有高度机动性的监测场合，具有无法替代的优势。面向工业监测的无线传感器网络除研究一般自组织网络问题外，还要重点解决网络的实时性和抗干扰性问题。

在工业监测无线传感器网络的实时性研究方面，文献［1］设计了一个工业监控用无线传感器网络系统，结合TDMA和FDD技术以减少通信时延。文献［2］对塑料制造系统流体温度的小型无线监测网络，采用TDMA和CSMA/CA技术提高了实时性，但用在大规模网络中会存在信道拥塞。文献［3］针对工业监测应用的特点，提出一种跨层协议TREnD，通过数据融合、循环调度等技术来提高实时性并降低功耗，但没有对分簇网络划分问题进行有效研究。在工业环境下可靠性研究方面，文献［4］提出了基于树状网络的多信道分配策略，有效减少信道间干扰并降低了信道切换频率，但假设干扰统计特性已知且固定，这在实际应用中难以实现。文献［5］根据使用频度进行信道选择，很好避免了信道拥塞，但外界干扰的抵御能力有限，而且需协商通信较多，降低了实时性。文献［6－8］等均以多信道结构为基础，改善了无线传感器网络的实时性、抗干扰性及吞吐量，但这些协议大多采用固定信道模式，其中一些还要求节点配备多个射频模块，离实际应用仍有距离。……