论文摘要
油田开采过程中对油气采集和运输的实时监测一直是国内外油田工程最为关注的问题。如何及时的发现停井,盗油等现象成为油田能否被顺利开采的关键。现在大多数油田监测系统在实际运行时,会出现传输电缆布线困难、电磁干扰强、监测范围不大、无法及时发现问题等状况。本文利用无线传感器网络技术,设计了基于STM32W108芯片的油田无线传感器节点,解决有线传输带来的问题。首先,本文根据油田工作的现场具体要求,进行了总体方案设计。采用模块化的设计思想,将系统分为六个模块,其中主要的是处理器模块、无线通信和传感器模块。其次,对各大模块分别进行设计与实现。处理器模块的选择:处理器选用STM32W108内置的ARM Cortex-M3微处理器,它是32位高性能内核,使用ARM Thumb 2指令集,有低功耗、高性能、高内存利用率的特点。无线通信设备的选型:传感器节点和协调者之间采用以ARM Cortex-M3为核心芯片的无线射频模块STM32W108进行数据传输,并通过GPRS模块MC35i将数据传送到监控系统。传感器节点的电路设计与实现:利用温度传感器DS18B20,采集输油管道止回阀附近的温度。电源管理芯片TPS73250DBVT为温度传感器DS18B20供电。最后,对无线传感器节点进行软件设计,特别是温度传感器程序的编写和节点发送和接受数据的方法。调试传感器节点并得出结果。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义1.2 研究现状及发展趋势1.2.1 国内研究现状1.2.2 国外研究现状1.2.3 实验平台的发展1.3 无线传感器网络的应用1.4 研究目的1.4.1 无线传感器网络的难点1.4.2 ZigBee 协议与无线传感器网络的融合1.5 研究内容第2章 无线传感器网络体系结构2.1 无线数据传输技术2.2 系统总体设计理论2.3 系统硬件2.3.1 系统总体结构2.3.2 传感器网络节点2.4 本章小结第3章 IEEE 802.15.4 和ZigBee3.1 IEEE 802.15.4 协议标准3.1.1 协议架构3.1.2 IEEE 802.15.4 物理层（PHY）3.1.3 IEEE 802.15.4 媒介接入控制层（MAC）3.1.4 网络拓扑结构3.1.5 数据传输结构3.2 ZigBee 简介3.2.1 ZigBee 协议栈3.2.2 ZigBee 寻址机制3.2.3 ZigBee 网络拓扑3.2.4 ZigBee 路由机制3.2.5 ZigBee 应用3.3 本章小结第4章 油田无线传感器节点设计4.1 油田无线传感网络的要求4.2 硬件组成4.3 各功能模块设计4.3.1 处理器模块4.3.2 无线通信模块4.3.3 传感器模块4.3.4 能量供给模块4.3.5 GPRS 接收和监控中心4.4 传感器节点的电路设计4.4.1 LCD 接口电路4.4.2 电源4.5 软件设计4.5.1 传感器节点的软件结构4.5.2 网络协议4.5.3 节点的路由机制和寻址机制4.5.4 GPRS 拨号4.5.5 传感器节点间无线通信4.6 本章小结第5章 传感器节点调试5.1 开发环境-IAR EWARM5.2 节点的工作方式5.3 温度采集的程序设计5.4 调试方法及结果5.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果致谢作者简介
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