无线传感器网络的电机运行状态监测系统设计

2 无线传感器网络实现

2.1 无线传感器网络体系结构

基于对无线传感器网络监测系统特性的分析，设计了基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统，系统结构如图2所示。该系统由现场采集单元与远程控制单元两部分组成。现场采集单元包括精简功能节点（RFD）、汇聚节点（Sink）以及网关。其中，RFD只采集数据，不进行路由，不同的RFD之间不能通信；汇聚节点负责收集RFD发送的数据，并选择最适合的路由将数据发送出去；网关将接收到的无线信号通过有线网络发送给远程控制单元。远程控制由路由器、数据存储服务器和远程控制终端组成。路由器协调不同现场采集单元与远程控制终端的通信；数据存储服务器不仅收集和存储不同网络的数据，而且为各个单独网络的数据提供备份，加强了网络体系的可靠性；远程控制终端则为工程技术人员提供实时的数据，并对网络发出控制命令。现场采集单元与远程控制单元采用现有的光纤网络进行连接，保证了网络的可靠性与及时性。

2.2 无线传感器网络拓扑及路由协议

2.2.1 网络拓扑

在电机运行状态监测系统中，电机散布于监测区域的不同位置，为了保证网络的可扩展性，本无线传感器网络采用分簇拓扑。位置相近的电机上的网络节点组成一个簇，簇内成员通过簇头（Sink）与网关通信。