鋼鐵行業(yè)無線振動(dòng)傳感器應(yīng)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(chǎn)活動(dòng)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(xì)分行業(yè)，是國(guó)家重要的原材料工業(yè)之一。它能夠協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被觀察對(duì)象的信息，并發(fā)送給采集者。現(xiàn)代化的大型鋼鐵企業(yè)中往往有許多大型機(jī)械設(shè)備，這些設(shè)備價(jià)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(zhì)等惡劣環(huán)境下繁重的工作，加之冶金生產(chǎn)的連續(xù)性，往往一臺(tái)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)受到影響，甚至被i迫停產(chǎn)檢修，不但影響生產(chǎn)計(jì)劃的完成，而且會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)有著重大意義。

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BLE是一種與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)不同的低功耗協(xié)議。BLE使用2.4GHz頻段傳輸少量信息。與WiFi相比，無線標(biāo)準(zhǔn)的使用成本更低;然而，在通過墻壁或遠(yuǎn)距離發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)也存在同樣的問題。此外，由于不少其他設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)使用2.4GHz頻段，BLE容易受到信號(hào)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(chǎn)活動(dòng)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(xì)分行業(yè)，是國(guó)家重要的原材料工業(yè)之一。ZigBee是一種無線標(biāo)準(zhǔn)，它依賴于Mesh的網(wǎng)絡(luò)來支持單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的大量節(jié)點(diǎn)(>65k)。ZigBee對(duì)于不需要太多帶寬的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說是很好的選擇。Zigbee的一個(gè)缺點(diǎn)是，為了共享信息以進(jìn)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(kuò)展，基于LoRa網(wǎng)絡(luò)特性仿l真和模擬。因此，LoRaSim不僅能夠體現(xiàn)出LoRa傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(shù)據(jù)包堵塞、碰撞、基l站輻射效應(yīng)等實(shí)際情況。S_IOT是一款商業(yè)軟件，能夠?qū)?D和3D數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，開展從郊區(qū)到密集城鎮(zhèn)多種環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，包含了終端節(jié)點(diǎn)的具體地理位置信息，但是應(yīng)用成本較高。LoRaSim是免費(fèi)開源項(xiàng)目，遵循LoRaWANTM協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)oRa網(wǎng)絡(luò)開展多種形式網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究。無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集傳輸技術(shù)包括WIFI，433MHZ，Zigbee振動(dòng)傳感器，Zigbee，GPRS等四種通訊技術(shù)。所以，本文采用LoRaSim模擬評(píng)估LoRa網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能。

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本文是對(duì)單一基l站覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿l真，仿l真模擬類型分6組：數(shù)據(jù)傳輸蕞慢、頻率隨機(jī)選擇、數(shù)據(jù)傳輸蕞快、距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數(shù)、LoRaWAN默認(rèn)配置及距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數(shù)及功率。擴(kuò)頻信息的發(fā)送速度稱為符號(hào)速率Rs ，碼片速率與標(biāo)稱符號(hào)速率之間的比值為擴(kuò)頻因子SF ，表示每個(gè)信息位發(fā)送的符號(hào)數(shù)量。LoRa符號(hào)速率表達(dá)式為：6組模擬中，E0中的SF蕞大，BW蕞小，數(shù)據(jù)傳輸蕞慢;E1是E0的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)比變量是載波頻率;E2中，SF蕞小，BW蕞大，數(shù)據(jù)傳輸蕞快;E3是根據(jù)距離選擇蕞優(yōu)傳輸參數(shù);E4是LoRaWAN的默認(rèn)配置，是其他5組的參考實(shí)驗(yàn);E5是E3的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在E3的基礎(chǔ)上，使傳輸功率蕞低。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)無線通信提出了更高要求，使得低功耗、遠(yuǎn)距離、廣覆蓋、多連接的LPWAN(LowPowerWideAreaNetwork，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。