【摘 要】
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物联网的蓬勃发展和工业4.0的提出推动了现代工厂的智能化与自动化进程,而智能工厂对设备监控技术也提出了新的要求——非侵入式监测。射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术作为工业中广泛应用的物联网技术,因其无源感知的优点也成为了普适计算领域中代表性的非侵入式感知技术,将其应用到工业新时代的设备监控系统中有着得天独厚的天然优势。为了解决机械设备异常或故障状
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物联网的蓬勃发展和工业4.0的提出推动了现代工厂的智能化与自动化进程,而智能工厂对设备监控技术也提出了新的要求——非侵入式监测。射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术作为工业中广泛应用的物联网技术,因其无源感知的优点也成为了普适计算领域中代表性的非侵入式感知技术,将其应用到工业新时代的设备监控系统中有着得天独厚的天然优势。为了解决机械设备异常或故障状态的信号数据难以获取和RFID完全非侵入式监测方案适用性弱的问题,本文将研究出一项能够辅助旋转设备监控系统实际开发与部署的工具,并建立了一款可用于感测机械旋转状态的RFID非侵入式感知模型。而现有研究的方法及成果无法满足对旋转状态的细微感知,因此本文从电磁波传播物理规律出发,建立了完备、灵活、可靠的RFID感知模型,主要研究成果如下:（1）对RFID用于非侵入式感知进行了深入分析,提出了RFID的电路化传播以规范所有信号影响因素间的叠加计算;提出RFID的光屏化感知以直观化抽象的感知过程。（2）从多种电磁波传播理论中选出最适合本文场景的理论公式,并通过严密推导和合理改写,建立了理论扎实且精准的RFID感知模型。（3）运用成熟的机械领域学识,建立完备的叶轮旋转动力学模型,使用户可以通过设置参数得到相应的叶轮旋转状态现象,并将该运动模型嵌入感知模型中,省去了数据转化的繁琐。（4）在仿真空间中总结出各场景中叶轮偏心和颤振的信号特征,并进行部分情形的验证实验,证明了本文设计的RFID感知模型用于感测机械旋转状态的高准确性及有效性。本文首先介绍了RFID非侵入式感测机械旋转状态的背景和研究意义,分析当前研究的限制和不足,接着对基于RFID的传统机械状态感知技术和基于RFID的非侵入式感知技术等相关研究进行了简要综述,并提出本文的技术路线;而后详细介绍了叶轮旋转动力学模型和RFID非侵入式感知模型建立的理论依据和具体方法,并将二者融合;然后进行大量的仿真实验总结出叶轮异常旋转的信号特征,并通过实际实验部分验证了仿真结果的准确性和有效性;最后对未来的研究工作进行展望。
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