一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系的制作方法

一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，該體系包括：多個應(yīng)變傳感器節(jié)點，多個振動傳感器節(jié)點，以及壓力傳感器節(jié)點、流量傳感器節(jié)點、溫度傳感器節(jié)點、轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點和基站。本發(fā)明的傳感器節(jié)點以無線傳感器節(jié)點為主，可以融合有線傳感器節(jié)點。本發(fā)明可檢測飛機液壓動力系統(tǒng)的壓力、流量、溫度和航空液壓泵的轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)，用于檢測飛機液壓動力系統(tǒng)的基本故障，并監(jiān)測運行；可檢測航空液壓泵、管路及作動器的振動、應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，為飛機液壓動力系統(tǒng)運行狀態(tài)評估及臨界振動失穩(wěn)預(yù)測提供更為全面的數(shù)據(jù)。所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)檢測體系可實現(xiàn)智能自適應(yīng)組網(wǎng)，大大減小了資源浪費，自動化程度高、可拓展性強、故障修復(fù)能力強。
【專利說明】一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空液壓動力系統(tǒng)安全、健康監(jiān)測及故障預(yù)估領(lǐng)域和一般液壓動力系統(tǒng)的安全監(jiān)測，尤其涉及一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系。

【背景技術(shù)】
[0002]液壓動力系統(tǒng)是飛機動力系統(tǒng)中非常重要的組成部分，在飛機安全飛行及健康服役中起著重要作用。飛機液壓動力系統(tǒng)主要由航空液壓泵、蓄能器、溢流閥、作動器及航空液壓管路組成，液壓動力系統(tǒng)的故障和失效會嚴(yán)重影響飛機飛行安全。統(tǒng)計表明，在我國，液壓動力系統(tǒng)是飛機故障率最高的子系統(tǒng)，軍用飛機事故的30%左右與之相關(guān)，而民用飛機液壓系統(tǒng)的故障率則高達36.7%。液壓動力源及管路的振動問題是導(dǎo)致飛機液壓動力系統(tǒng)故障頻發(fā)的一個重要因素。航空液壓泵的流量脈動和機械振動，高壓油流經(jīng)彎管、節(jié)流口等復(fù)雜流道激發(fā)的高頻湍流，作動器受到的外界強迫振動等，是飛機動力系統(tǒng)產(chǎn)生振動的根源。這些因素的交叉耦合作用，使得飛機液壓動力系統(tǒng)振動的幅值和頻率變化很大。甚至在某些工況下，導(dǎo)致管路諧振失穩(wěn)，造成管夾支架支撐失效、連接松動、管路破裂等類事故的頻繁發(fā)生。對飛機液壓動力系統(tǒng)做準(zhǔn)確的故障診斷以及精確地預(yù)估故障發(fā)生的可能性是減小故障發(fā)生的一個有效辦法，影響故障檢測、故障類型判斷和故障定位效果的因素包括數(shù)據(jù)檢測的及時性、早期檢測的靈敏度、故障誤報率和漏報率、故障分離能力、故障辨識能力、檢測系統(tǒng)的魯棒性和自適應(yīng)能力。
[0003]常見的對飛機液壓動力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的檢測大多基于有線式傳感器，這需要大量布線以提供電力傳輸和數(shù)據(jù)通信，而且傳感器類型單一，數(shù)據(jù)監(jiān)測點不全面，系統(tǒng)靈活性低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在應(yīng)用中，曾出現(xiàn)故障漏報、誤報，或者因為數(shù)據(jù)擁塞而導(dǎo)致監(jiān)控雪崩，最終發(fā)生機毀人亡的事故。
[0004]因此，構(gòu)建一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，能夠?qū)崟r、全面、準(zhǔn)確地檢測飛機液壓動力系統(tǒng)的一些性能指標(biāo)，如系統(tǒng)的壓力、流量、溫度和航空液壓泵的轉(zhuǎn)速，以及航空液壓泵、管路、管路支架及執(zhí)行機構(gòu)的振動和應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，并使其能夠最大限度地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源，提高傳輸效率是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，以及提高航空飛行安全的強烈需求，本發(fā)明提供一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系。其主要特點是:
[0006]一、將無線檢測傳感器節(jié)點與有線檢測傳感器節(jié)點組合使用，在增加傳感器節(jié)點數(shù)量的同時，減少了數(shù)據(jù)傳輸線路；
[0007]二、全面檢測系統(tǒng)壓力、流量、溫度及航空液壓泵的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并多點檢測航空液壓泵、管路等的振動、應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)，得到更完善的動力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；
[0008]三、采用分層式混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸；
[0009]四、傳感器節(jié)點具有工作模式和睡眠模式，當(dāng)傳感器節(jié)點處于睡眠模式時，無數(shù)據(jù)上傳到檢測體系中，減小了數(shù)據(jù)傳輸量，降低了能量損耗；
[0010]五、具有自適應(yīng)組網(wǎng)功能，對所有處于工作模式的傳感器節(jié)點根據(jù)一定的規(guī)律進行自組網(wǎng)，提高了網(wǎng)絡(luò)工作效率。
[0011]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0012]一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，該體系涉及硬件設(shè)備包括壓力傳感器節(jié)點4，流量傳感器節(jié)點3，溫度傳感器節(jié)點6，應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，振動傳感器節(jié)點2，轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點I和基站；所述傳感器質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于被測物體的質(zhì)量；所述振動傳感器為三軸振動傳感器；所述三軸是指水平、豎直、軸向三個方向:所述基站是具有無線信號收發(fā)功能能夠移動的上位機或工控機，所述基站應(yīng)處于所有無線傳感器的通訊范圍以內(nèi)，能夠?qū)崟r控制所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點；
[0013]該體系具體內(nèi)容包括以下步驟:
[0014]一、轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點I安裝在航空液壓泵的輸入軸上；振動傳感器節(jié)點2分別安裝在航空液壓泵、液壓管路、管路支架和執(zhí)行機構(gòu)上；流量傳感器節(jié)點3和壓力傳感器節(jié)點4安裝在航空液壓泵高壓油出口管路上；應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5安裝在液壓管路系統(tǒng)上和執(zhí)行機構(gòu)上；溫度傳感器節(jié)點6安裝在油箱上；在航空液壓泵的輸入軸上布置一個轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點1，在液壓泵的底座、后端蓋、前端蓋和高壓油出口各布置一個振動傳感器節(jié)點2 ;振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5的具體安裝位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際被測系統(tǒng)的振動特性確定，但相鄰兩個同類傳感器節(jié)點的間距不應(yīng)大于1.5米；在航空液壓泵高壓油出口管路分別安裝一個流量傳感器節(jié)點3和一個壓力傳感器節(jié)點4，在管路外壁上多點布置振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，在每個泵口管路支架上布置一個振動傳感器節(jié)點2，在支架兩側(cè)各安裝一個應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5 ;在動力傳輸管路上主要布置振動傳感器節(jié)點2、應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，并在管路支架上安裝振動傳感器節(jié)點2，在支架兩側(cè)安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5 ;在執(zhí)行機構(gòu)的外殼上安裝振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5 ；
[0015]二、所述的動力傳輸管路是指動力源泵口管路末端至執(zhí)行機構(gòu)之間的高低壓液壓管路，振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5的數(shù)量由動力傳輸管路的長短、管路的空間型式以及管路支撐位置決定，先通過振動數(shù)值模態(tài)分析確定每段管路測點的數(shù)量和位置，再根據(jù)振動實驗?zāi)B(tài)分析結(jié)果予以調(diào)整；
[0016]三、同類傳感器節(jié)點之間按照分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自組網(wǎng)，不同類傳感器節(jié)點用不同區(qū)段的ID加以區(qū)分，基站位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂層，最外層的傳感器節(jié)點位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的底層，基站與第二層傳感器節(jié)點間是以星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信，也就是指基站與簇首間是以星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信，每個簇內(nèi)部以多跳式的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行通信；
[0017]四、按照數(shù)據(jù)的不同應(yīng)用，將傳感器節(jié)點上傳數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級分為三級，所有數(shù)據(jù)按照優(yōu)先等級自動排序上傳；
[0018]所述的傳感器節(jié)點上傳數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級為:
[0019]第一級是優(yōu)先上傳級，上傳液壓動力系統(tǒng)的壓力、流量、溫度和航空液壓泵的轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，用于檢測飛機液壓動力系統(tǒng)的基本故障，并監(jiān)測運行；
[0020]第二級是次優(yōu)上傳級，上傳航空液壓泵、管路及作動器的振動數(shù)據(jù)；
[0021]第三級是最次上傳級，上傳液壓管路的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)；
[0022]第二級和第三級上傳的數(shù)據(jù)主要用于飛機液壓動力系統(tǒng)運行狀態(tài)評估及臨界振動失穩(wěn)預(yù)測，基站可以根據(jù)振動數(shù)據(jù)，綜合采集到的其它數(shù)據(jù)，評估液壓動力系統(tǒng)運行狀態(tài)，分析判斷液壓系統(tǒng)各個部位是否處于或接近臨界失穩(wěn)狀態(tài)；
[0023]所述的傳感器節(jié)點包括無線傳感器節(jié)點和有線式傳感器節(jié)點，無線傳感器節(jié)點參與無線自動組網(wǎng)形成無線網(wǎng)絡(luò)，有線傳感器節(jié)點與基站直接有線連接，不參與無線組網(wǎng)；
[0024]所述的無線傳感器節(jié)點是由電源模塊、傳感器模塊、微型處理器模塊、存儲模塊和無線傳輸模塊構(gòu)成，其中電源模塊是通過電池、直流電源或JTAG接口供電；微型處理器模塊植入了協(xié)議棧程序代碼，且底層驅(qū)動程序和應(yīng)用層開發(fā)程序都嵌入到了協(xié)議棧中；
[0025]所述的無線傳感器節(jié)點有采集模式和睡眠模式兩種工作模式，在采集模式下，傳感器節(jié)點采集并上傳數(shù)據(jù)，同時負(fù)責(zé)傳送其它經(jīng)過該傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)，如果一定時間內(nèi)沒有接收到任何工作任務(wù)，該傳感器節(jié)點自動進入睡眠模式；在睡眠模式下，傳感器節(jié)點處于低能耗狀態(tài)，不參與工作。
[0026]本發(fā)明應(yīng)用了多種類型的傳感器節(jié)點，能夠?qū)ο到y(tǒng)的壓力、流量、溫度數(shù)據(jù)和振動、應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，進行多點全面檢測。傳感器節(jié)點以無線傳感器節(jié)點為主，可以融合有線傳感器節(jié)點；傳感器節(jié)點具有良好的拓展性；該體系大多采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，使得檢測具有良好的可移植性。
[0027]根據(jù)傳感器節(jié)點采集和信號頻率不同的特點，該網(wǎng)絡(luò)體系采用分層式混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分層式自組網(wǎng)只在同種類型無線傳感器節(jié)點之間發(fā)生，不同類型無線傳感器節(jié)點用不同區(qū)段的ID加以區(qū)分；無線網(wǎng)絡(luò)的工作過程主要分為組網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集兩步。
[0028]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有這樣的有益效果:
[0029]1.本發(fā)明所提供的一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系將無線檢測傳感器節(jié)點與有線檢測傳感器節(jié)點結(jié)合使用，減少了數(shù)據(jù)傳輸線路數(shù)量，增加了傳感器節(jié)點數(shù)量和布置靈活度；
[0030]2.本發(fā)明可全面檢測系統(tǒng)壓力、流量、溫度及航空液壓泵的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并多點檢測航空液壓泵、管路等的振動、應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)，得到更完善的動力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；
[0031]3.本發(fā)明采用分層式混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大限度地利用了網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的快速傳輸；
[0032]4.本發(fā)明中的基站可實時顯示和控制所有傳感器節(jié)點，壓力、流量、溫度和轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點作為基本故障監(jiān)測元件，只要液壓動力系統(tǒng)工作，即檢測數(shù)據(jù)并上傳到基站，但是對于測試振動的振動和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點，由于振動是以波的形式傳遞的，在不同的波長和頻段下，某一點的振動值一直處于振動平均值，因此，該點是測試不到數(shù)據(jù)的，在這種情況下，基站控制該傳感器節(jié)點進入睡眠模式；
[0033]5.本發(fā)明具有自適應(yīng)組網(wǎng)能力，隨著液壓動力系統(tǒng)工況變化，在一些工況下，必然會有一部分傳感器節(jié)點沒有數(shù)據(jù)上傳到基站中，此時，該網(wǎng)絡(luò)檢測體系中，以前與這些處于睡眠模式的傳感器節(jié)點構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點，能夠結(jié)合基站位置，采用就近原則，搜尋附近傳感器，構(gòu)建新的局部網(wǎng)絡(luò)，然后再將數(shù)據(jù)上傳到基站中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系的傳感器節(jié)點布置示意圖；
[0035]圖2為多類型多點網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為無線傳感器節(jié)點總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為無線傳感器節(jié)點工作流程圖；
[0038]圖5為本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)工作流程圖。
具體實施方案
[0039]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述:
[0040]一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，圖1為一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系的傳感器節(jié)點布置示意圖，本發(fā)明將航空液壓動力系統(tǒng)分為動力源、動力傳輸管路和執(zhí)行機構(gòu)。本發(fā)明涉及硬件設(shè)備包括壓力傳感器節(jié)點4，流量傳感器節(jié)點3，溫度傳感器節(jié)點6，應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，振動傳感器節(jié)點2，轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點I和基站；所述傳感器質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于被測物體的質(zhì)量，且均為三軸振動傳感器，所述三軸是指水平、豎直、軸向三個方向:所述的基站具有無線信號收發(fā)功能能夠移動的上位機或工控機，基站應(yīng)處于所有無線傳感器的通訊范圍以內(nèi)，能夠?qū)崟r控制所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點。
[0041]動力源由航空液壓泵和泵口管路組成，航空液壓泵的輸入軸上布置轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點1，以檢測液壓泵轉(zhuǎn)速；液壓泵的底座、后端蓋、前端蓋和高壓油出口是液壓動力系統(tǒng)泵源部分的振動敏感區(qū)，分別布置一個振動傳感器節(jié)點2 ;航空液壓泵高壓油出口管路安裝流量傳感器節(jié)點3、壓力傳感器節(jié)點4，以檢測動力系統(tǒng)泵口流量及油液壓力，此外，由于航空液壓泵中的流量脈動及機械振動首先在泵口管路中傳播，因此在管路外壁上多點布置振動傳感器節(jié)點2，同時，在泵口管路支架上布置多個振動傳感器節(jié)點2，支架兩側(cè)安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，以檢測泵口管路管壁振動及應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)。振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5的具體安裝位置及數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際被測管路的特點確定，但相鄰兩個同類傳感器節(jié)點的間距不應(yīng)大于1.5米。動力傳輸管路是指動力源泵口管路末端至執(zhí)行機構(gòu)之間的高低壓液壓管路，大部分飛機液壓動力系統(tǒng)的動力傳輸管路都比較長，這是飛機液壓管路系統(tǒng)的一個顯著特點，因此，這段管路主要布置振動傳感器節(jié)點2、應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，并在管路支架上安裝振動傳感器節(jié)點2，支架兩側(cè)安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5，以檢測管路和支架上的振動數(shù)據(jù)。傳感器的數(shù)量由動力傳輸管路的長短、管路的空間型式，以及管路支撐位置決定，本發(fā)明通過振動數(shù)值模態(tài)分析確定每段管路的測點的數(shù)量和位置，再根據(jù)振動實驗?zāi)B(tài)分析結(jié)果稍作調(diào)整。執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服閥和液壓缸組成，液壓缸根據(jù)功能需要與襟翼、副翼、擾流板、起落架等機構(gòu)連接，飛機飛行過程中，這些機構(gòu)承受氣流擾動和其他的機械振動，會在液壓缸上產(chǎn)生振動，進而導(dǎo)致整個執(zhí)行機構(gòu)振動，因此，本發(fā)明在執(zhí)行機構(gòu)的外殼上安裝振動傳感器節(jié)點2和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點5?；臼侵妇哂袩o線信號收發(fā)功能的上位機或工控機，它是可以移動的，但應(yīng)處于所有無線傳感器節(jié)點的通訊范圍以內(nèi)。
[0042]如圖2所示是多類型多點網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，圖中不同形狀代表不同類型的傳感器節(jié)點，▲、■、籲、★、?代表簇首，Λ、口、O、☆、?代表傳感器節(jié)點?；疚挥诰W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂層，最外層的傳感器節(jié)點位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的底層。同類型的傳感器節(jié)點通過自組織方式形成各個獨立的簇，由簇首負(fù)責(zé)簇內(nèi)節(jié)點的控制，并對簇內(nèi)所收集的數(shù)據(jù)進行整合、處理。如果某個類型的傳感器節(jié)點形成的簇首數(shù)量較多或某些簇首離基站較遠(yuǎn)，這些簇首仍然可以形成幾個簇，再根據(jù)相應(yīng)分簇算法選出簇首。基站與簇首間以星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行通信，每個簇內(nèi)部以多跳式的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行通信。由于每個傳感器節(jié)點都有一條或多條路徑與簇首通信，因此它的故障修復(fù)能力較強。
[0043]所述無線傳感器節(jié)點，如圖3所示，由電源模塊、傳感器節(jié)點模塊、微型處理器模塊、存儲模塊和無線傳輸模塊構(gòu)成。其中電源模塊是通過電池、直流電源或JTAG接口供電；微型處理器模塊植入了協(xié)議棧程序代碼，且底層驅(qū)動程序和應(yīng)用層開發(fā)程序都嵌入到了協(xié)議棧中。
[0044]圖4為無線傳感器節(jié)點工作流程圖，無線傳感器節(jié)點的工作過程主要包括以下步驟:
[0045]步驟1:啟動傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點進行自動初始化；
[0046]步驟2:檢測路由信號，如果檢測到路由信號，執(zhí)行相應(yīng)的路由協(xié)議；如果一段時間內(nèi)沒有檢測到路由信號，傳感器節(jié)點進入睡眠模式；
[0047]步驟3:檢測是否確定最優(yōu)路徑，如果確定了該節(jié)點的上傳路徑，基站上可以顯示;
[0048]步驟4:當(dāng)組網(wǎng)完畢后，基站可以控制每個節(jié)點的工作狀態(tài)，如:開始采集、結(jié)束采集、睡眠或喚醒睡眠；
[0049]步驟5:當(dāng)傳感器節(jié)點處于無工作狀態(tài)一定時間后，自動進入睡眠模式。
[0050]圖5為本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)工作流程圖，本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)工作過程主要包括以下步驟:
[0051]步驟1:在啟動完畢所有傳感器節(jié)點后，由基站廣播路由信息；
[0052]步驟2:基站檢測并顯示組網(wǎng)動態(tài)，等待組網(wǎng)完畢；
[0053]步驟3:當(dāng)組網(wǎng)完成形成無線網(wǎng)絡(luò)后，基站發(fā)出信號采集的命令，各簇首依次將命令發(fā)送給簇內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；
[0054]步驟4:每個節(jié)點按照設(shè)定頻率將采集的數(shù)據(jù)進行初步處理后編碼反向發(fā)送給基站；
[0055]步驟5:基站對接收到的信號進行解碼、特征提取、數(shù)據(jù)融合等處理，最后給出評估參數(shù)。
[0056]該發(fā)明不僅可以完成常規(guī)飛機檢測手段可完成的任務(wù)，而且能為飛機液壓系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)庫提供良好的數(shù)據(jù)采集手段。此外，本發(fā)明還可以進一步拓展到其他大型液壓設(shè)備的健康狀況檢測。因此，在工業(yè)領(lǐng)域中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0057]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以同等替換或修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，該體系涉及硬件設(shè)備包括壓力傳感器節(jié)點(4)，流量傳感器節(jié)點(3)，溫度傳感器節(jié)點￠)，應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)，振動傳感器節(jié)點(2)，轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點(I)和基站；所述傳感器質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于被測物體的質(zhì)量；所述振動傳感器為三軸振動傳感器；所述三軸是指水平、豎直、軸向三個方向:所述基站是具有無線信號收發(fā)功能能夠移動的上位機或工控機，所述基站應(yīng)處于所有無線傳感器的通訊范圍以內(nèi)，能夠?qū)崟r控制所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點； 該體系具體內(nèi)容包括以下步驟: 一、轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點(I)安裝在航空液壓泵的輸入軸上；振動傳感器節(jié)點(2)分別安裝在航空液壓泵、液壓管路、管路支架和執(zhí)行機構(gòu)上；流量傳感器節(jié)點(3)和壓力傳感器節(jié)點(4)安裝在航空液壓泵高壓油出口管路上；應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)安裝在液壓管路系統(tǒng)上和執(zhí)行機構(gòu)上；溫度傳感器節(jié)點(6)安裝在油箱上；在航空液壓泵的輸入軸上布置一個轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)點(I)，在液壓泵的底座、后端蓋、前端蓋和高壓油出口各布置一個振動傳感器節(jié)點(2);振動傳感器節(jié)點(2)和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)的具體安裝位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際被測系統(tǒng)的振動特性確定，但相鄰兩個同類傳感器節(jié)點的間距不應(yīng)大于1.5米；在航空液壓泵高壓油出口管路分別安裝一個流量傳感器節(jié)點(3)和一個壓力傳感器節(jié)點(4)，在管路外壁上多點布置振動傳感器節(jié)點(2)和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)，在每個泵口管路支架上布置一個振動傳感器節(jié)點(2)，在支架兩側(cè)各安裝一個應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5);在動力傳輸管路上主要布置振動傳感器節(jié)點(2)、應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)，并在管路支架上安裝振動傳感器節(jié)點(2)，在支架兩側(cè)安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5);在執(zhí)行機構(gòu)的外殼上安裝振動傳感器節(jié)點(2)和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)； 二、所述的動力傳輸管路是指動力源泵口管路末端至執(zhí)行機構(gòu)之間的高低壓液壓管路，振動傳感器節(jié)點(2)和應(yīng)力應(yīng)變傳感器節(jié)點(5)的數(shù)量由動力傳輸管路的長短、管路的空間型式以及管路支撐位置決定，先通過振動數(shù)值模態(tài)分析確定每段管路測點的數(shù)量和位置，再根據(jù)振動實驗?zāi)B(tài)分析結(jié)果予以調(diào)整； 三、同類傳感器節(jié)點之間按照分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自組網(wǎng)，不同類傳感器節(jié)點用不同區(qū)段的ID加以區(qū)分，基站位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頂層，最外層的傳感器節(jié)點位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的底層，基站與第二層傳感器節(jié)點間是以星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信，也就是指基站與簇首間是以星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信，每個簇內(nèi)部以多跳式的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行通信； 四、按照數(shù)據(jù)的不同應(yīng)用，將傳感器節(jié)點上傳數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級分為三級，所有數(shù)據(jù)按照優(yōu)先等級自動排序上傳； 所述的傳感器節(jié)點上傳數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級為: 第一級是優(yōu)先上傳級，上傳液壓動力系統(tǒng)的壓力、流量、溫度和航空液壓泵的轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，用于檢測飛機液壓動力系統(tǒng)的基本故障，并監(jiān)測運行； 第二級是次優(yōu)上傳級，上傳航空液壓泵、管路及作動器的振動數(shù)據(jù)； 第三級是最次上傳級，上傳液壓管路的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)； 第二級和第三級上傳的數(shù)據(jù)主要用于飛機液壓動力系統(tǒng)運行狀態(tài)評估及臨界振動失穩(wěn)預(yù)測，基站可以根據(jù)振動數(shù)據(jù)，綜合采集到的其它數(shù)據(jù)，評估液壓動力系統(tǒng)運行狀態(tài)，分析判斷液壓系統(tǒng)各個部位是否處于或接近臨界失穩(wěn)狀態(tài)； 所述的傳感器節(jié)點包括無線傳感器節(jié)點和有線式傳感器節(jié)點，無線傳感器節(jié)點參與無線自動組網(wǎng)，有線傳感器節(jié)點與基站直接有線連接，不參與無線組網(wǎng)； 所述的無線傳感器節(jié)點是由電源模塊、傳感器模塊、微型處理器模塊、存儲模塊和無線傳輸模塊構(gòu)成，其中電源模塊是通過電池、直流電源或JTAG接口供電；微型處理器模塊植入了協(xié)議棧程序代碼，且底層驅(qū)動程序和應(yīng)用層開發(fā)程序都嵌入到了協(xié)議棧中； 所述的無線傳感器節(jié)點有采集模式和睡眠模式兩種工作模式，在采集模式下，傳感器節(jié)點采集并上傳數(shù)據(jù)，同時負(fù)責(zé)傳送其它經(jīng)過該傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)，如果一定時間內(nèi)沒有接收到任何工作任務(wù)，該傳感器節(jié)點自動進入睡眠模式；在睡眠模式下，傳感器節(jié)點處于低能耗狀態(tài)，不參與工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，其特征在于:所述無線傳感器節(jié)點工作過程主要包括以下步驟: 步驟1:啟動傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點進行自動初始化； 步驟2:檢測路由信號，如果檢測到路由信號，執(zhí)行相應(yīng)的路由協(xié)議；如果一段時間內(nèi)沒有檢測到路由信號，傳感器節(jié)點進入睡眠模式； 步驟3:檢測是否確定最優(yōu)路徑，如果確定了該節(jié)點的上傳路徑，基站上可以顯示；步驟4:當(dāng)組網(wǎng)完畢后，基站可以控制每個節(jié)點的工作狀態(tài)，如:開始米集、結(jié)束米集、睡眠或喚醒睡眠； 步驟5:當(dāng)傳感器節(jié)點處于無工作狀態(tài)一定時間后，自動進入睡眠模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空液壓系統(tǒng)多點多變量分層混合網(wǎng)絡(luò)檢測體系，其特征在于:所述無線網(wǎng)絡(luò)工作過程主要包括以下步驟: 步驟1:在啟動完畢所有傳感器節(jié)點后，由基站廣播路由?目息； 步驟2:基站檢測并顯不組網(wǎng)動態(tài)，等待組網(wǎng)完畢； 步驟3:當(dāng)組網(wǎng)完成形成無線網(wǎng)絡(luò)后，基站發(fā)出信號采集的命令，各簇首依次將命令發(fā)送給簇內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點； 步驟4: 每個節(jié)點按照設(shè)定頻率將采集的數(shù)據(jù)進行初步處理后編碼反向發(fā)送給基站； 步驟5:基站對接收到的信號進行解碼、特征提取、數(shù)據(jù)融合等處理，最后給出評估參數(shù)。
【文檔編號】F15B19/00GK104500503SQ201410745711
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】權(quán)凌霄, 孔祥東, 盛世偉, 趙苓, 李斌 申請人:燕山大學(xué)