基于無線傳感器網(wǎng)絡的機電監(jiān)測系統(tǒng)的應用研究.pdf

1、石油是國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈，隨著經(jīng)濟的日益飛速發(fā)展，對油田的生產(chǎn)效率和原油質(zhì)量提出更高要求，而采油場傳統(tǒng)的人工巡檢或總線監(jiān)測方式效率低、線路冗余、成本過高、易受破壞，影響石油行業(yè)的快速發(fā)展。本文以提高監(jiān)控效率、降低成本為指導思想，提出基于無線傳感器網(wǎng)絡的油田油井監(jiān)控系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的設計方案，關(guān)鍵技術(shù)選取，通信協(xié)議設置以及軟硬件設計進行研究和論述。 基于無線傳感器網(wǎng)絡的油田油井監(jiān)測系統(tǒng)，采用無線模塊與傳感器件結(jié)合構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)

2、點，利用節(jié)點對油井相關(guān)工作狀態(tài)進行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果傳送到監(jiān)控中心，并將油井及相關(guān)設備上的監(jiān)測節(jié)點與監(jiān)控中心相連，構(gòu)成一個完整的傳感器網(wǎng)絡，完成對油田油井的監(jiān)測。 基于無線傳感器網(wǎng)絡的思想，根據(jù)實際情況，本系統(tǒng)選擇無線單片機技術(shù)進行無線傳輸，并提出一種融合跳頻技術(shù)(Frequency—Hopping spread spectrum，F(xiàn)HSS)的載波監(jiān)聽(Carrier sense multiple access，CSMA)的傳輸協(xié)議

3、，有效減少數(shù)據(jù)傳輸中的碰撞問題，降低沖突與數(shù)據(jù)丟失發(fā)生的幾率。 針對油田面積大，分布范圍廣的具體問題，對網(wǎng)絡路由協(xié)議進行研究，選取適合油田油井監(jiān)測網(wǎng)絡的路由協(xié)議。本文對分層路由協(xié)議LEACH路由協(xié)議進行改進，提出把隨機形成的“簇”設置為以單個油井為單位形成一個簇，形成更明確的網(wǎng)絡劃分，對單個油井的各種運行狀態(tài)信息進行更有效的管理，同時可以對“簇頭”節(jié)點采取有線供電，提高網(wǎng)絡的生存周期。 在通信協(xié)議的選擇上，本系統(tǒng)采用自主

4、設計通信協(xié)議，具有很好的擴展性和可靠性。系統(tǒng)以溫度參量監(jiān)測為例來進行節(jié)點軟硬件設計，軟件實現(xiàn)采取分層模塊化設計，底層驅(qū)動、通信協(xié)議、應用程序分層實現(xiàn)，各層間提供接口，方便調(diào)用，在應用層對數(shù)據(jù)采集、處理以及傳輸分模塊實現(xiàn)，使軟件具有較強的擴展性，有利于軟件管理。硬件設計采用集成了無線收發(fā)器的微處理器芯片CC1010，有效減小節(jié)點的設計體積與成本。最后經(jīng)過測試，達到較好的傳輸效果。 本論文基于無線傳感器網(wǎng)絡的機電監(jiān)測系統(tǒng)的應用研究為