设计与研究
液压系统压力信号无线数据传输优化
金林山，陶建峰'，顾建江’，郭凯峰，刘成良
(1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2.上海隧道工程股份有限公司，上海200082) Optimization of Wireless Data Transmission of Hydraulic System's Pressure Signal
nr
(1, School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240,China;2. Shanghai Tunnel
Engineering Co, ,Ltd. ,Shanghai 200082,China)
摘要：针对现有系统数据吞吐量低、采样频率低而无法满足液压系统压力测量要求的问题，通过详细分析其采样传输过程的原理，提出对采样数据打包、改进SimpliciTI协议、提高微控制器时钟频率和合理调整采样时间等方法来提高系统数据吞吐量。最后，分别用标准三角波信号和实际液压系统的压力信号对优化后的系统进行了性能测试。结果表明，系统的数据吞吐量可达-76.8kbit/s，且数据采样均匀性良好。
关键词：SimpliciTI协议：数据采集；液压系统；压力测量；吞吐量优化
中图分类号：TP36；TH137 文献标识码：A
文章编号：1001-2257(2012)05-0008-05
Abstract: The low data throughput and sam-pling frequency of existing system can not meet the requirements of the hydraulic system pressure measurement. With analyzing in detail the principle of the sampling and the process of data transfer ring,we proposed the methods of packaging sam pled data, optimizing SimpliciTI protocol,impro ving the micro controller clock frequency and ad-justing the sampling time to improve system data throughput. Finally, standard triangular signal and the actual hydraulic pressure signal were used to test the performance of the optimized system, The results show that the system data throughput is up to76.8kbit/sandtheuniformityof thesampled
收稿日期，2011-11-01
基金项目：机械系统与振动国家重实验室开放课题资助项目
国家日益科学基金资助项
（50975172，50805090），上海市重大技术装备技术支撑体系建设专项（zx08070）
.8.
data is good.
Key words: simpiciTI protocol; data acquisi-tion; hydraulic system; pressure measurement;
throughput optimization 0引言
压力是液压系统的重要参数之一，能为液压系统的性能分析和故障诊断提供丰富的信息，因此液压系统的压力测量具有重要意义。基于无线传感网络的液压系统压力测量方法可以减少传感器的在线配置，在现场故障诊断时可以快速灵活地搭建数据采集系统，从而极大地简化测试过程。满足Zigbee/ IEEE802.15.4协议的无线射频芯片CC2520和 SimpliciTI无线网络协议是构建上述采集系统的良好选择。
液压系统的压力信号频率→般在180～550 Hz1-2)，要使系统进行不失真的采样就要求无线采集系统具有较大的数据吞旺量。虽然ZigBee协议和SimpliciTI协议的理论传输速率为250kbit/s，但实际传输速率远低于理论值。近年来人们在Zig Bee协议实际传输速率提高方面开展了研究：Dav-ideBrunellit}等将ZigBee无线网络协议应用于音频信号的传输中，分析了在多跳网络中数据的吞吐量、丢包率和数据包延时等传输特性；在单跳网络中其测得的包与包间的延时为7～10ms。V.Saran-gan[4-5]将ZigBee无线网络协议应用于集装箱的完整性监测，通过协议优化等方法，使数据吞吐量从原来的3.73kbit/s提高到41.55kbit/s，采用的数据包的大小为98Byte，但没有分析这种情况下数据包之间的延时所造成的采样不均匀问题。Marco Benoccil将ZigBee无线网络协议应用于人的摔倒
《机械与电子》2012(5）