專利名稱：基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線Mesh網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)采集領域，尤其涉及油井監(jiān)控領域的無線Mesh網(wǎng)絡智能壓力測量和遠程監(jiān)控。
背景技術：
無線Mesh網(wǎng)絡(無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡)也稱為“多跳(multi-hop) ”網(wǎng)絡，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術。與傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡相比，無線Mesh網(wǎng)絡去掉了節(jié)點之間的布線需求，但仍具有分布式網(wǎng)絡所提供的冗余機制和重新路由功能。在無線 Mesh網(wǎng)絡里，如果要添加新的設備，只需要簡單地接上電源就可以了，它可以自動進行自我配置，并確定最佳的多跳傳輸路徑。添加或移動設備時，網(wǎng)絡能夠自動發(fā)現(xiàn)拓撲變化，并自動調(diào)整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)(WLAN)中，每個客戶端均通過一條與AP相連的無線鏈路來訪問網(wǎng)絡，用戶如果要進行相互通信的話，必須首先訪問一個固定的接入點(AP)，這種網(wǎng)絡結構被稱為單跳網(wǎng)絡。而在無線Mesh網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為AP和路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。這種結構的最大好處在于如果最近的AP由于流量過大而導致?lián)砣脑挘?那么數(shù)據(jù)可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸，直到到達最終目的地為止。這樣的訪問方式就是多跳訪問。傳統(tǒng)的壓力監(jiān)測只能適用于可以人工閱讀的場合，對于危險、腐蝕、昏暗或安裝角度特殊等無閱讀條件的特殊場合，往往會造成因數(shù)據(jù)漏失。除人工抄收數(shù)據(jù)之外，對于油井的壓力監(jiān)測多數(shù)采用有線抄收的方式，這種方式不僅不可避免地引入了額外的誤差，而且成本高，容易受到外界干擾，必須配備補償和屏蔽措施。繁瑣復雜布線環(huán)節(jié)是一個非常辣手的工程。
實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術的不足之處。本實用新型提供一種壓力表，該壓力表不僅解決了在特殊場合下對油井壓力的實時監(jiān)測問題，還省去了大量復雜的布線環(huán)節(jié)。該壓力表能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)通過無線方式傳輸至遠程管理平臺，進行統(tǒng)一地數(shù)據(jù)處理和分析，實現(xiàn)油井對壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程抄送和監(jiān)控。采用的技術方案是基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，該壓力表采用無線Mesh網(wǎng)絡進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，且支持ZigBee協(xié)議。該壓力表與其他設備組成無線Mesh 網(wǎng)絡，每個壓力表作為一個采集及監(jiān)控的終端節(jié)點，將采集的數(shù)據(jù)無線收、發(fā)，經(jīng)路由無線傳輸至基站?；疽远喾N方式將數(shù)據(jù)傳輸至遠程管理平臺進行統(tǒng)一處理和分析。壓力表包括壓力采集基表模塊和無線數(shù)據(jù)遠傳模塊。無線數(shù)據(jù)遠傳模塊包括微處理器單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元、存儲單元、外部接口單元、復位單元、天線。[0008]微處理器單元(MCU)，用于完成數(shù)據(jù)處理和邏輯運算；無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，用于接收和發(fā)送射頻信號；復位單元，監(jiān)視系統(tǒng)的電源電壓，并在偏離正常范圍時，即低于復位門限時，向微處理器單元發(fā)出一個復位信號；存儲單元，用于存儲采集數(shù)據(jù)及本地壓力表信息和狀態(tài)參數(shù)；外部接口單元，用于提供外部邏輯單元與微處理器單元的接口。所述微處理器單元采用TI公司的MSP430F149單片機。所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元采用Chipcon公司的CCM20芯片和TI公司的CC2591放大芯片。所述復位單元采用IMP809 芯片。所述存儲單元采用可擦寫存儲器EEPR0M。其中，壓力采集基表模塊通過外部接口單元與微處理器單元相連接。無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元通過SPI總線與微處理器單元相連接。存儲單元通過I2C總線與微處理器單元相連接。壓力采集基表模塊利用數(shù)字壓力量采集方法采集壓力數(shù)據(jù)，并直接通過串口線傳至微處理器單元；無線數(shù)據(jù)遠傳模塊的微處理器單元MSP430F149，首先通過串口讀取壓力采集基表模塊采集到的壓力數(shù)據(jù)，同時從存儲單元讀取壓力表地址和ID。然后將讀取的壓力數(shù)據(jù)及其他變量通過SPI總線發(fā)送到CCM20芯片，經(jīng)過CC2591的放大發(fā)送出去。CCM20 芯片是一個射頻芯片，通過無線收、發(fā)數(shù)據(jù)，與遠程管理平臺相互通信。本實用新型的有益效果是提供了一種基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，將無線Mesh網(wǎng)絡技術與傳統(tǒng)壓力監(jiān)測技術相結合，并且運用于油田中油井的監(jiān)測，實現(xiàn)了油井壓力數(shù)據(jù)的實時采集，并提高了數(shù)據(jù)的精確度。本實用新型替代傳統(tǒng)人工抄表方式，有助于節(jié)省成本和避免復雜布線。
以下結合附圖對本實用新型做出詳細說明
圖1為本實用新型內(nèi)部主要模塊之間交互圖圖2為微處理器單元與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元的引腳連接示意圖圖3為外部接口單元示意圖圖4為存儲單元示意圖圖5為復位單元示意圖
具體實施方式
為明確本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點，以下結合具體的實施例對本實用新型做進一步詳細說明。實施例
圖1本實用新型內(nèi)部主要模塊之間交互圖。微處理器單元MSP430F149是一款超低功耗的混合信號控制器，可以在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作。無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元CCM20 是一款兼容IEEE802. 15. 4的2. 4GHz無線收發(fā)芯片，CC2591是一款放大芯片。復位單元 IMP809是一個復位芯片，為中心處理單元提供的復位信號。存儲單元EEPROM是一個可擦寫的存儲器，用于存放系統(tǒng)信息。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊中，存儲單元與微處理器單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元與微處理器單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元與天線之間采用雙向通訊。圖2本微處理器單元與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元的引腳連接示意圖。圖中，微處理器單元上的P3. 1SIMOO, P3. 2S0MI0, P3. 3UCLK0, P3. 4UTXD0作為SPI的連通線分別與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元上的相應引腳Si，SO, SCLK，CSN連接。微處理器單元上的P3. OSTEO作為電壓調(diào)整器與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元上的VREG連接。微處理器單元上的P4. 2TB2作為復位端與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元上的RST相連接。微處理器單元上的PI. 3TA2，P1. 4SMCLK，P1. 5TA0，P4. ITBl 作為控制線與無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元上的FIFOP，CCA, FIFO, SFD相連接。微處理器單元上的 Pl. 1TA0，Pl. 2TA1作為控制線與無線收發(fā)單元上的EN，HGM相連接。其中Si，S0，SCLK，CSN都外接上拉電阻，CSN在內(nèi)部電壓調(diào)整器禁止時置高以防止輸入漂移。CSN低電平有效，當為高電平時SO呈高阻態(tài)。Si，SCLK設置為確定電平。FIFOP, FIFO是接收發(fā)送緩沖區(qū)狀態(tài)引腳，CCA是清除信道評估引腳，SFD提供時間信息。圖3外部接口示意圖。圖中Pim---3V ；PIN2—通訊時置低電平，即低電平有效； PIN3-—不使用；PIN4-—作為無線模塊UART的輸入；PIN5-—作為無線模塊UART的輸出； PIN6-—GND。電容C25是濾波電容。圖4存儲單元示意圖。圖中MLC32采用1 總線方式讀寫，Rl, R2為上拉電阻， Cl是濾波電容。圖5復位單元示意圖。圖中C20是濾波電容。
權利要求1.基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，其特征在于，該設備包含 壓力基表模塊，用于測量壓力大小同時顯示其大??；無線收發(fā)模塊，包含如下單元微處理器單元，用于完成節(jié)點上的數(shù)據(jù)處理和邏輯運算，以及各單元的控制； 無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元，用于接收和發(fā)送射頻信號； 存儲單元，用于存儲采集的數(shù)據(jù)及該點壓力表信息和狀態(tài)參數(shù)； 復位單元，監(jiān)視系統(tǒng)的電源電壓，并在偏離正常范圍時，即低于復位門限時，向微處理器單元發(fā)出一個復位信號；外部接口單元，用于提供外部壓力基表模塊與微處理器單元的接口。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，其特征在于，無線收發(fā)模塊采用TI公司的CCM20射頻芯片和CC2591放大芯片組合的方式。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，其特征在于，所述系統(tǒng)中，每個智能壓力表以ZigBee協(xié)議組網(wǎng)及通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸。
專利摘要本實用新型涉及一種基于無線Mesh網(wǎng)絡的油井智能遠傳壓力表，由壓力采集基表模塊和無線數(shù)據(jù)遠傳模塊組成，無線數(shù)據(jù)遠傳模塊包括微處理器單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元、存儲單元、外部接口單元、復位單元、天線。本實用新型利用無線Mesh網(wǎng)絡，添加新的設備時可以自動進行自我配置和最佳的多跳傳輸路徑特點，通過無線Mesh網(wǎng)絡技術實現(xiàn)油井監(jiān)控的壓力測量和遠程壓力監(jiān)控。本實用新型不僅解決了在特殊場合下對油井壓力的實時監(jiān)測問題，還省去了大量復雜的布線環(huán)節(jié)。
文檔編號E21B47/12GK202023555SQ20112005609
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者陳毓華 申請人:長春神網(wǎng)科技有限公司