鋼鐵行業(yè)無線振動傳感器應用

鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產活動為主的工業(yè)行業(yè)，包括金屬鐵、鉻、錳等的礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)、鋼加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等細分行業(yè)，是國家重要的原材料工業(yè)之一。它能夠協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中被觀察對象的信息，并發(fā)送給采集者。現代化的大型鋼鐵企業(yè)中往往有許多大型機械設備，這些設備價值十分昂貴，所起的作用十分重要，而且他們多在重載高速，多塵及有害介質等惡劣環(huán)境下繁重的工作，加之冶金生產的連續(xù)性，往往一臺機械設備出現故障，就會使整個生產受到影響，甚至被i迫停產檢修，不但影響生產計劃的完成，而且會給企業(yè)造成巨大的經濟損失，所以對關鍵設備運行狀態(tài)的振動監(jiān)測有著重大意義。

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BLE是一種與傳統藍牙技術不同的低功耗協議。BLE使用2.4GHz頻段傳輸少量信息。與WiFi相比，無線標準的使用成本更低;然而，在通過墻壁或遠距離發(fā)送數據時也存在同樣的問題。此外，由于不少其他設備和標準使用2.4GHz頻段，BLE容易受到信號干擾。鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產活動為主的工業(yè)行業(yè)，包括金屬鐵、鉻、錳等的礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)、鋼加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等細分行業(yè)，是國家重要的原材料工業(yè)之一。ZigBee是一種無線標準，它依賴于Mesh的網絡來支持單個網絡中的大量節(jié)點(>65k)。ZigBee對于不需要太多帶寬的無線傳感器網絡來說是很好的選擇。Zigbee的一個缺點是，為了共享信息以進行處理，某些傳感器必須始終處于工作狀態(tài)。因此，Zigbee的功耗還是偏高的。

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LoRaSim是此類軟件的擴展，基于LoRa網絡特性仿l真和模擬。因此，LoRaSim不僅能夠體現出LoRa傳輸的特點，還可以對網絡進行多種形式的規(guī)劃，如單一基l站覆蓋研究、多基l站覆蓋研究等，并考慮數據包堵塞、碰撞、基l站輻射效應等實際情況。S_IOT是一款商業(yè)軟件，能夠將2D和3D數據進行融合，開展從郊區(qū)到密集城鎮(zhèn)多種環(huán)境下的網絡規(guī)劃，包含了終端節(jié)點的具體地理位置信息，但是應用成本較高。LoRaSim是免費開源項目，遵循LoRaWANTM協議標準，能夠對LoRa網絡開展多種形式網絡覆蓋研究。無線傳感器節(jié)點數據采集傳輸技術包括WIFI，433MHZ，Zigbee振動傳感器，Zigbee，GPRS等四種通訊技術。所以，本文采用LoRaSim模擬評估LoRa網絡覆蓋性能。

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本文是對單一基l站覆蓋的無線網絡進行仿l真，仿l真模擬類型分6組：數據傳輸蕞慢、頻率隨機選擇、數據傳輸蕞快、距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數、LoRaWAN默認配置及距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數及功率。擴頻信息的發(fā)送速度稱為符號速率Rs ，碼片速率與標稱符號速率之間的比值為擴頻因子SF ，表示每個信息位發(fā)送的符號數量。LoRa符號速率表達式為：6組模擬中，E0中的SF蕞大，BW蕞小，數據傳輸蕞慢;E1是E0的對比實驗，對比變量是載波頻率;E2中，SF蕞小，BW蕞大，數據傳輸蕞快;E3是根據距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數;E4是LoRaWAN的默認配置，是其他5組的參考實驗;E5是E3的對比實驗，在E3的基礎上，使傳輸功率蕞低。物聯網的快速發(fā)展對無線通信提出了更高要求，使得低功耗、遠距離、廣覆蓋、多連接的LPWAN(LowPowerWideAreaNetwork，低功耗廣域物聯網)技術應運而生。