基于ZigBee技术的油田示功参数监控系统

作者：时间：2009-11-24来源：网络收藏

3 无线传感器网络建立：
本文充分对比了StarNet、MeshNet和CluterTreeNet各自的优缺点，选用树型无线自组网络(Ad HocNet)，采用CSMA-CA方式进行信道存取，各ZigBee传输模块通过多次跳频技术数据传输方式，具有较好的信息隐蔽性、抗多频干扰性和自愈性，并增大网络的覆盖范围。实现对油井示功参数的采集、传输及监控。
树型无线传感器网络中，自终端设备和网络协调器建立后，终端设备被分配一16位短地址，此后终端就用这地址在无限个域网中通信。主协调器首先启动建立ZigBee个域网，选择ZigBee个域网标识符，自身短地址设为0，然后向其邻近设备发送信标，接受其他网络链接，成为第一级网络。与主协调器建立了连接的设备都分配一16位的网络地址。路由器根据其收到的协调器的信标的信息，配置并发送其自己的信标，允许其他设备与其建立连接，形成从设备--数据采集终端的第二级网络。GPRS网络将数据发送至监控中心，形成三级网络的信息数据链路。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157760.htm

4 硬件设计
4．1 硬件组成及功能
系统硬件由数据采集传感器、控制器、无线RF收发、存储、电源、GPRS接收、监控中心七个模块组成。传感器模块由载荷传感器、加速度传感器ADX105构成，功能是用来收集油井现场的示功信息；控制器模块为嵌入式系统ARM处理器，功能是进行数据的处理、功耗管理、同步定位、任务管理等操作；无线RF收发模块是由Phipcon公司开发的CC2420RF芯片，功能是与其他RF模块通信，传输油田现场的示功参数和控制信息；存储模块采用Samsung公司生产的NAND型FLASH存储器K9F2808UOC，容量为8～128MB，负责数据存储；电源模块分为两类：一类是高容量锂电池；另一类是变直之后的交流电源(硬件电路如图2所示)。GPRS收发模块A-232／485GPRSDTU负责GPRS通信链路的信息传递，将示功参数送至监控中心；监控中心模块负责数据收集、整理与分析，并反馈控制命令。

4．2 硬件各模块及功能
ZigBee技术支持两种类型的物理设备：全功能设备(FFD)和精简功能设备(RFD)。油井现场参数采集终端是网络中通信要求最低的部分，结构和功能简单，用电池供电，大多处于睡眠状态，以最大程度地节约电能，数据采集终端的通信模块采用RFD；ZigBee路由器具备数据的存储和收发能力、路由发现能力，从设备的连接、路由表的维护、数据的转发，到维护网络的链路等功能，采用FFD；ZigBee协调器始终处于工作状态，是网络的核心，除完成路由器的功能外，还有制定网络规则，选择合适信道，建立网络并下发地址的功能，采用FFD。
采集终端(电路框图如图3所示)，CC2420通过SPI总线连接到ARM芯片的P1．0~P1．7接口。高容量电池作为终端模块的电源，通过LD0低压差线性稳压器AM11 17-3．3为传感器模块、RF模块、MCU／ARM7提供3．3V左右电压。ARM芯片需3．0～3．6V(3．3V±10％)，CC2420需2．0～3．6V。电源功率指示灯显示电源电压。声光报警单元对异常情况报警。晶振电路使ARM7与RF模块同步通信。ZigBee路由器模块框图如图4所示。