引 言

机械设备在工业生产领域起着重要作用，随着设备功能、性能的不断提高，其结构更为复杂，故障造成的损失也越来越大。早期的设备维护比较简单，主要靠人工进行巡检，定时对设备工作情况进行记录，并制定保养计划，能够大大降低事故率。

在故障监测技术的推动下，对设备的维护手段从预防性维护过渡到了预知性维护[1]，即对设备进行状态监测，通过状态信息的变化预知设备可能出现的故障，进而进行设备维护，极大地减少了事故概率，降低了维护成本。

传统的设备监测系统采用有线传输的方式进行设备状态信息的传输，布线复杂、施工维护难度较大。近期广泛采用的无线传输技术能够有效解决上述问题。由于待监测设备在位置上具有分散性，且待监测设备不断增多，监测终端的续航能力以及整个监测网络的通信能力，在设备振动监测领域有着重要的研究价值。

Analysis on the variability of housing pattern under the family pension model

本文根据某单位机械设备运行的实际情况，设计出一种基于MF-TDMA方式的无线振动监测网络，具有网络规模大、低功耗、低成本、便于安装等优点。

1 系统原理

系统结构如图1所示。该单位有多个厂区，每个厂区具有多台机械设备，每台机械设备有多个监测点。每个监测点需要每隔5分钟采集一组设备温度、三轴加速度等信息；每隔30分钟完成一次数据上报，数据信息异步汇总到总部计算机上以完成数据存储与分析。

监测网关软件主流程设计如下：

图1 系统结构图

每个厂区分别组成独立的无线网络，厂区监测网关与信息处理中心能够通过TCP/IP方式实时通信。监测网关具备多个无线传输通道，其通道数可以根据网络规模增删(至少2个)。如图1所示，载波f1作为监测网关信令传输通道，定时广播本网络时钟信息，用于网络设备时钟同步(精确到秒级即可)，这是TDMA实现的基础；同时，各监测终端在开机入网时，也使用载波f1通过竞争Aloha方式入网，入网成功后监测网关分配频率与时间资源给该监测终端，用于后续数据传输。监测网关在4个上报周期(2小时)内未收到监测终端发来的信息时，认定该监测终端已经退网，并进行资源回收。

为防止监测终端信息上报过程中在空中发生碰撞，监测网关按照每个接收频率在每秒仅有一个监测终端上报时进行设计。这样预留足够的保护间隔，每增加一个接收频率便可以增加支持1 800个监测终端。用户可根据网络规模的大小设定网关接收频率的个数。在频率定义时需注意合理设置以减少相互干扰产生的影响。

2 网关设计

图2 网关硬件结构框图

网关设备硬件结构如图2所示。采用STM32F107作为核心处理器，该芯片是意法半导体基于ARM Cortex-M3的32位嵌入式处理器，主频达72 MHz、90 dmps。它具有256 KB闪存程序存储器、20 KB的数据存储器及64 KB RAM[2]。外围接口丰富，价格仅与8位单片机相当，性价比极高。

网络接口芯片采用W5500，该芯片具备高速 SPI 接口、32 KB Tx/Rx缓存、8 路独立 Socket、10BaseT/100BaseTX 以太网 PHY，支持TCP及UDP传输。

嵌入式系统正改变着人们从事的职业，最明显例子是因特网(Internet)，因特网实际上是用各种网络技术相互连接起来的大量嵌入式系统的集合。从各端点的打印机、调制解调器、路由器到骨干网的交换机都是实时嵌入式系统的例子。

无线传输模块采用SI4463无线收发芯片,支持GFSK/2-FSK/OOK三种调制模式,支持315/433、868/915 MHz多个工作频段[3]。实际使用时可选用免执照频段[4]，可以根据网络容量对该模块的数量进行增删(最低两个)。

ADC值及rADC值 ADC值及rADC值均服从正态分布，活动组、稳定组骶髂关节ADC值分别为(0.667±0.122)×10-3 mm2/s和(0.492±0.0651)×10-3 mm2/s，差异有统计学意义(t=6.02，P<0.0001)。活动组、稳定组rADC值分别为(1.715±0.343)×10-3 mm2/s和(1.289±0.209)×10-3 mm2/s，差异有统计学意义(t=5.06，P<0.0001)。

SD卡模块用于当联系不到信息处理中心时，数据暂存，当恢复联系时再进行数据传送。

④ 建立按键及显示线程；

设计无线监测网络分为三级结构，位于总部的信息处理中心为一台计算机，通过以太网络收集各路信息进行数据分析及异常告警；监测网关位于各厂区地理中心且具备有线网络连接的空旷位置，以便可靠接收各监测终端无线传输的信息；监测终端安装在各机械设备需要监测的位置。

① 启动μC-OS操作系统；

② 外设初始化；

面对疼痛，英从来都是默默承受，她不会呐喊，也羞于呐喊。四个小孩出生的时候，英不像其他女人一样哭得撕心裂肺，地动山摇，每次她都是咬紧牙关，一声不吭地挺过去的。肉体的疼痛对英而言是可以隐忍的，因为哪怕再痛，忍一忍总会过去的。当然，再舒服英从来也不会喊出来。年轻时，丈夫迷恋英的时候，她每次都是被动的，身体比僵尸还要木讷。子宫从未激发英大声喊出来，当她试图呐喊时，却没有机会了。

2）分析智慧城市需要具备的功能，结合智慧城市理念规划设计的现代化新型城市要求具备多种功能，尤其需要具有信息化功能；

③ 获取信息处理中心时间等信息；

按键及显示模块用于频点设置、网络状态查询等，可根据需要选配。网关设备需要直流电源输入。

⑤ 建立数据接收线程；

⑥ 建立信息广播及信令处理线程；

数学结构的发现需要设置层层探索台阶和探索角度，最终得到解决问题的数学结构模式，所以对于数学结构的巩固非常重要。数学教师在教学中应该适度设置科学合理的课后习题与作业，通过课后对数学模式和数学结构的自我练习、自我内化、不断巩固和提高自己所学所思，进而达到举一反三的效果。节约时间，高效学习最终快乐学习，是我们学习的本质目标。

⑦ 所有线程启动。

下面讲述主要关键过程。数据接收线程主流程如下：

① 置所有数据接收通道SI4463为接收状态;

② 等待收中断事件发生，若等待超时跳转到第6步;

另外，李渔创作戏曲的语言还讲究人物与语言的高贴合度，村言粗语绝不会出自才子佳人口中，高雅词曲不会是乡野农夫的用语。他说:“言者，心之声也，欲代此一人立言，先宜代此一人立心，若非梦往神游，何谓设身处地……务使心曲隐微，随口唾出，说一人，肖一人，勿使雷同，弗使浮泛。”在戏曲表达中，人物的心理动态变化主要靠旁白来呈现给观众，但是除了宾白之外，从各色人物口中说出的语言也必须符合人物的设定，要与其地位身份、性格、所处情境相互契合，否则就有矫揉造作之嫌，也就不符合“密针线”的原则。

⑤ 定时时间到，发送时钟信息广播。

建立信息广播及信令处理线程主流程如下：

流行文化对于大众审美起着相当大的影响作用，也正是由此出发，人们对于荧屏上出现的阴柔审美表现出了一种警惕心理。有人认为，内容输出者也是没有办法，未成年人喜欢“娘气”亚文化，只能尊重市场投其所好。而把很多问题归结为“无可奈何”，是一种推卸责任的做法。文化市场不是普通市场，必须考虑价值观问题，而且未成年人审美存在极大的随机性与偶然性，很多时候不是因为他们喜欢才成为流行，而是成为流行他们才喜欢。研究发现，小学五年级时，榜样对孩子的影响力会达到最高峰，初中二年级的时候，偶像的影响力达到最高峰。

⑤ 尝试把数据送到数据处理中心；若发送失败，转存入SD卡;

⑥ 尝试把SD卡数据传送到数据处理中心；若传送成功，清除SD卡内该条数据;

⑦ 返回到第①步。

④ 接收该通道数据;

那天，我抱着整理箱颓然地走在大街上。这些年，我一心恋爱，很少思考职业发展的问题，也从来没想过有一天，我会被动地失去工作。想想未知的明天，我委屈极了。于是找了间咖啡店，给男友小健打电话诉苦。

① 置广播通道SI4463为接收状态；

终端硬件结构如图3所示。典型的无线传感器网络节点由数据采集、处理、传输和电源等部分组成[5]。本设计采用STM32L152作为核心处理器，该芯片是一款功能丰富的低功耗芯片[6]，在stop模式下电流实测可以低达100 nA，并且还可以支持16个外部中断唤醒。采用ADXL345作为振动监测传感器，采用廉价的热敏电阻电路进行常规温度检测。硬件设计了各模块的电源管理电路,以满足低功耗控制要求。

② 查询是否有接收中断,如无，进入第⑤步；

③ 若有接收中断，进行信令解析处理；

④ 若是入网信令(或在线列表中不存在该站，需要做入网处理)，计算可用通道，下发资源分配策略；

③ 若中断发生，判断是哪一个通道接收中断;

3 终端设计

在枯水期，云南省内主要发电机组为水电机组。2017年上半年煤电机组发电量占比为12%，其中优先发电量中，煤电机组发电量占19%，市场电量中，煤电机组发电量占比不足5%。当前云南省内机组存在普遍亏损的情况，有调节能力的水电机组也存在亏损的问题。解决枯水期容量充裕度不足的问题时，仅对煤电机组进行补偿，会导致歧视。从市场公平性角度出发，应该对所有充裕度不足时的运行机组进行补偿。

图3 终端硬件结构框图

监测终端软件主流程如下：

① 硬件初始化；

② 执行入网过程，初始化时间；

③ 外设初始化；

(3){cM,cs,cd,cl}={5 000,95,50,10}，{cAn_A,cAf_A,cAn_M,cAf_M,cAr_A,cAr_M}={12,15,24,30,300,600}，{cBn_A,cBf_A,cBn_M,cBf_M,cBr_A,cBr_M}={17,20,29,35,340,640}。

④ 判断采集数据定时时间是否到，若未到跳转到第⑩步，否则执行下一步；

⑤ 采集监测数据；

⑥ 判断数据上报时间是否到，若未到跳转到第⑩步，否则执行下一步；

⑦ 上报数据给网关；

⑧ 若上报数据成果跳转到第⑩步，否则执行下一步；

⑨ 存储未传送到网关的数据到EEPROM；

⑩ 设定下一次唤醒的时间(闹钟)；

关掉各外设，进入休眠；

等待闹钟唤醒,唤醒后进入第③步；

“凡有血气，皆有争心”暗示“争”是伴随血气之生而来的一种本能冲动，是“六志”不得协调的结果。而“六志”经由礼乐文化的疏导和满足才可能达致协调，当“变法”活动成为春秋后期的一股潮流之时，叔向、蔡史墨及仲尼这样一些深谙礼乐精神的贤人已经指出，那些改变礼乐传统所塑造的社会形态的改革活动，将不可避免地导向“锥刀之末，将尽争之”的乱境。礼与争的对立关系，或许在“受天地之中以生”的人群中有其根源。这一认识构成了荀子礼论的重要基础。

入网流程设计如下：

① 初始化接收通道号。

② 监听网关发来的时钟信息广播,判断指定时间内

是否收到时钟信息广播。若未收到，切换到下一个接收通道号，继续监听。搜索一轮后完成没有接收到广播时的休眠指定时间监听过程。

③ 已经接收到时钟信息广播，发送入网申请。

纵观2017年数字报纸发展状况，在政策扶持，新闻传媒、数字版权等产业高速发展，以及新技术不断革新的背景下，数字报纸整体规模实现了稳步增长，从各个方面取得到了突破性进展，虽然在发展过程中仍然存在一系列问题尚待解决，但是未来的发展前途还是乐观的。

④ 若收到入网信息成功应答，执行第⑤步。若未收到入网成功应答，重复发送入网申请。若超过3次未应答成功，则跳转到第②步。

⑤ 解析入网应答，得到命令通道号、业务通道号、时间资源分配等信息。

⑥ 入网流程结束。

结 语

该方法采用MF-TDMA方式实现了廉价低、功耗分布式信息采集系统，该系统网络规模易于扩充，终端设备形态小，安装方便,有效地解决了设备故障监测问题，减少人力资源消耗，节约管理成本。

使用该方法研制的产品系列已应用于某工厂机械设备故障监测。使用情况表明,该系统能可靠稳定的工作，节约了大量的维护工作量，对于同类的无线数据采集监测领域有着很好的参考价值。

参考文献

[1] 徐亮. 基于ZigBee的无线振动监测网络设计与实现[D]. 北京：北京化工大学,2015.

[2] STMicroelectronics Inc. STM32F107XX DataSheet, 2009.

[3] 吴建锋, 罗小文. 基于SI4463的新型物联网组网方式[J]. 电子世界, 2016(5): 137-139.

[4] 王平, 王峰, 严冬. 433MHz物联网开发平台的设计与开发[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2012(7): 16-19.

[5] 史永彬, 叶湘滨. 基于MSP430的无线传感器网络设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2006(7): 5-7.

[6] 肖星. STM32L152和SI4432的无线网络系统设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2011 (8): 48-51.

贺翔(中级工程师)，主要从事嵌入式系统方案的设计与开发；谢奕钊(中级工程师)，主要从事嵌入式硬件开发。