基于无线传感器网络的油井监测系统组网的研究

摘要

近年来,无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)技术在警报和安防、工业监测、环境监测等领域得到广泛的应用。随着工业的发展,社会对能源的需求不断增加,油田的安全生产对人类生活的意义日趋重大。若在生产过程中,没有及时发现油井生产异样,如油井停产、管道漏油等,不仅会造成巨大经济损失,也会严重污染环境。由于在油井故障时,会导致输油管道的温度和压力发生变化。若对这两个参数进行实时地监测,能及时地检测到油井的故障。
　　本文在深入研究WSN技术的基础上,展开了对TI公司推出的开源低功耗RF协议——SimpliciTI网络协议的研究,包括网络协议的模块组成、体系结构、帧结构以及频率捷变机制等各方面。进一步对SimpliciTI协议自组网进行了研究,提出了一种基于SimpliciTI协议组建的无线传感器网络油井监测系统的设计方案。本文对无线传感器网络系统的组网、运行进行了详细的研究和设计。设计部分包括系统硬件设计和软件设计,硬件部分包括MSP430、CC2500、传感器和外围电路;软件部分包括协议的移植、VisualBasic上位机界面和数据库的设计。
　　最后对系统进行了测试和分析,结果表明,此监测系统较好地满足了油井监测的要求,通信效果良好。基于SimpliciTI网络协议的低功耗、开发周期短、组网简便灵活等特性,系统在对油井生产进行高效监测的同时,也节省了人力物力,达到了网络的设计要求。

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第1章绪论

1.1 研究课题背景和意义

1.2 目前国内外研究现状

1.3 研究内容与论文组织结构

第2章 无线传感器网络的研究

2.1 无线传感器网络的研究历程

2.2 无线传感器网络的应用领域

2.3 无线传感器网络的特点

2.4 无线传感器网络在油井中使用的优势

第3章 SimpliciTI技术

3.1 几种短距离无线通信技术

3.2 SimpliciTI网络协议

第4章 SimpliciTI网络组网的研究

4.1 无线网络拓扑结构的研究

4.2 SimpliciTI的自组网的实现

4.3 频率捷变机制

第5章 SimpliciTI在油井监测中的应用

5.1 油井监测系统的框架

5.2 节点硬件实现

5.3 AP软件设计

5.4 终端节点软件设计

5.5 范围扩展器软件设计

5.6 监测平台软件设计

第6章 系统测试

6.1 自组网测试

6.2 节点测试

6.3 整体网络功能测试

第7章结论

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢