陈明玺，孙玉国，曾恺昀

(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093)

0 引言

机电设备工作时会产生振动，引起其内部的机械性磨损、结构性疲劳，最终导致设备的结构损伤,缩短使用寿命，更可能出现恶性机械事故[1-5]。为了准确监测多台机电设备工作时的振动情况，本文设计了基于LoRa的多节点机电设备结构振动远程监测系统。

为简化上传数据量，减小服务器计算负担，本文利用物联网边缘计算技术，在边缘设备中部署对采集数据的计算任务，减小系统能源消耗，保证实时处理能力[6]。利用MEMS加速度计测量机电设备的振动频率，通过STM32F103微控制器对采集数据进行分析处理，提取振动加速度大小、阻尼系数、振动频率及初始相位4项特征参数。当机电设备振动加速度大于阈值时，通过LoRa技术自组网，高效传输振动特征数据[7-8]，实现同时对多台机电设备的振动情况进行监测。

1 LoRa振动监测系统架构

如图1所示，机电设备结构振动LoRa监测系统分为3部分：振动信息采集处理终端、网关及振动预警服务器。加速度计与机电设备粘贴，采集振动信息；当机电设备振动加速度大于阈值时,微控制器将加速度大小、阻尼系数、振动频率及初始相位信息汇总，通过LoRa节点与网关组网，将振动特征参数传至服务器；在服务器对数据包进行解码分析，利用数据重绘机电设备振动曲线。

图1 结构振动LoRa监测系统架构

机电设备的振动信号是低频微弱信号，要求检测振动信号的MEMS加速度计具有较好的低频特性，并对采集信号时的灵敏度和分辨率等特性有较高的要求。……