基于ZigBee技術的井場有害氣體監(jiān)控系統設計.pdf

1、在石油天然氣開采過程中，對井場環(huán)境參數的監(jiān)測十分重要，有害氣體的彌漫很可能造成嚴重的安全事故。目前我國井場現有的有線監(jiān)控系統由于自身的局限性還難以實施全面、靈活的監(jiān)測。用無線監(jiān)控系統替代有線監(jiān)控系統，將極大地提高監(jiān)測與預警水平。目前無線通信技術有許多種，取代井場上短距離電纜最直接的方法就是利用短距離無線傳輸技術。無線傳感器網絡是國內外都在研究開發(fā)的一種新技術，目前在工況復雜的鉆井井場還沒有得到實際應用。正是在這種背景下，本文對一種適合井

2、場有害氣體監(jiān)測的層次型無線傳感器網絡進行了研究。 監(jiān)控系統的軟件是在ZigBee協議棧基礎上開發(fā)設計的，ZigBee是最近新出現的一種短距離無線通信技術，它以IEEE802.15.4無線通信技術為基礎，國內外對它的研究尚處于起步階段。本文的創(chuàng)新點主要有以下2個方面： 1、研究了應用于井場有害氣體監(jiān)測的ZigBee無線傳感器網絡。根據監(jiān)測的需要，設計了層次型無線傳感器網絡的拓撲控制機制，重點設計了網絡雙層拓撲結構形成的兩個

3、階段，并設計了拓撲結構發(fā)生變化時網絡的應對過程和網絡的地址分配算法。根據所設計的拓撲控制機制，設計了網絡的路由機制——分級路由機制，論述了這種路由機制的原理和優(yōu)點。 2、根據井場實際監(jiān)控和網絡節(jié)能的需要，設計了網絡的兩種工作方式——周期性巡檢工作方式和中斷喚醒工作方式。針對兩種工作方式的特點分別設定了節(jié)點的兩種電源能耗管理模式。論述了周期性巡檢工作方式下網絡如何周期性地向監(jiān)控中心傳送氣體濃度信息，以滿足工作人員對井場環(huán)境周期性監(jiān)