基于无线传感技术的油田树状注水管网监控系统研发

摘要

油田注水管网是一个复杂的、动态的系统。注水采油是我国内陆油田生产常用的一种基本方式，原理是利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力，实现油田的高产、稳产，保证较高的采收率。本课题针对油田注水管网的实际情况，研发一套实用化强的油田注水管网监控系统。此系统具有减少投资成本，降低人工劳动强度等特点。油田注水管网监控系统的运行可以提高生产效率，保证油田的正常生产。
　　本课题研究的内容主要分为以下三个方面：一是数据采集控制系统的硬件设计，二是数据采集控制系统的软件设计，三是注水管网监控软件设计。数据采集控制系统是一个ARM+ZigBee系统，其硬件电路设计主要包括ARM外围电路设计、CC2530外围电路设计、串口通信电路设计、JTAG调试电路设计和电源电路设计等。数据采集控制系统软件设计分为ARM微处理器软件设计、协调器模块软件设计和采集控制终端模块软件设计三部分。ARM微处理器软件采用Keil4软件设计编写，接收计算机监控软件的命令并执行相应的操作，主要完成采集注水管网压力流量数据、采集泵的工作状态和控制栗的工作状态。协调器模块软件是基于Z-Stack协议找使用IAR软件设计编写，首先协调器模块建立一个可用的ZigBee无线网络，然后接收计算机监控软件发送的命令并通过ZigBee无线网络发送给采集控制终端模块，或者接收采集控制终端发送的数据并发送给计算机监控软件。采集控制终端软件是基于Z-Stack协议栈使用IAR软件设计编写，首先将采集控制终端加入到已存在的ZigBee无线网络，然后接收协调器发送的命令并发送给ARM微处理器，或者接收ARM微处理器发送的数据并通过ZigBee无线网络发送给协调器。注水管网监控软件是通过Visual C++6.0软件设计一个人机交互界面，使用MicrosoftAccess数据库，采用ADO方式对数据库进行操作，完成采集注水管网压力流量数据和泵的工作状态、控制泵的工作状态、显示注水管网的压力流量数据和泵的工作状态、仿真计算、故障诊断以及显示计算结果。
　　实验表明，油田注水管网监控系统可以实时的采集注水管网中各个节点的压力流量数据，采集注水管网中泵的工作状态，控制注水管网中泵的状态，还可以根据实时采集的注水管网节点压力流量数据诊断注水管网的故障，其故障诊断具有快速性，准确性。

目录

声明

1. 绪论

1.1 研究背景以及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文研究的主要内容

2. 系统的总体设计

2.1 数据采集控制系统设计

2.2 注水管网监控软件设计

2.3 本章小结

3. 数据采集控制系统设计

3.1 数据采集控制系统硬件设计

3.2 数据采集控制系统软件设计

3.3 通信协议设计

3.4 本章小结

4. 注水管网监控软件设计

4.1 注水管网监控软件的人机界面

4.2 注水管网拓扑的计算机存储

4.3 采集注水管网压力流量数据

4.4 采集注水管网泵的工作状态

4.5 控制注水管网泵的工作状态

4.6 注水管网系统故障诊断

4.7 本章小结

5.总结与展望

5.1 总结

5.2展望

致谢

参考文献

本文附录

附录一：CC2530内部模块框图

附录二：ZigBee节点功能配置

附录三：研究成果