基于ZigBee的油井無線數據采集系統的設計
油田數據采集系統的通信協議結構是建立在IEEE802.15.4規定的ZigBee協議的基礎之上的,僅對其中的“數據信息”字段部分進行設計。將“數據信息”字段劃分為“節點信息”、“功能編碼”、“數據”3部分,如圖3所示。本文引用地址:http://www.104case.com/article/156059.htm
“節點信息”字段數據長度為1字節,其是低4位為RFD節點號,高4位為FFD節點號。根據高4位將數據幀發送到對應的RFD,即對應的現場采集點。
1. 3 節點布置
在無線傳感器網絡中,通過飛機布撒或者人工布置等方式,可以將大量的節點放在被測對象的內部或者附近。這些節點采用自組織的方式構成無線網絡,之間相互協作,實時地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中的信息,并通過多跳中繼方式將數據傳給匯聚節點,最后由匯聚節點將整個區域內的信息傳送到遠程控制管理中心。反之,遠程管理中心也可以對網絡節點進行實時操控。
2 ZigBee技術
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術,它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術方案,主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,所以它們的通信效率非常高。最后,這些數據可以進入計算機,用于分析或者被另外一種無線技術收集。使
用世界最新射頻技術和集成技術來生產迄今為止真正的低成本、低功耗、袖珍體積(名片大小)、高可靠性的擴頻無線數傳電臺:使用世界最新的無線互聯網絡技術,來實現所有數傳電臺之間不需中繼站的互聯網式通信。
3 傳感器節點設計
在無線傳感器節點各單元中,核心單元為處理器單元及射頻單元。處理器單元決定節點的數據處理能力,路由算法的運行速度以及無線傳感器網絡形式的復雜程度,因此不同處理器的選用也在一定程度上影響了節點的整體能耗和節點的工作壽命。射頻單元的選擇直接影響無線通信使用的頻段、節點間數據通信的收發速率以及節點的通信距離等。
本系統選用目前較為廣泛的JENNIC公司的JN5139作為主控芯片,以此設計出網絡中的協調器與終端節點。
JN5139是低功耗低成本適合于IEEE 802.15.4和ZigBee應用的無線微控制器。在單芯片內集成了用于無線傳感器網絡的收發器和微控制器;成本敏感的ROM/RAM架構,滿足了批量應用的需要;元件數量少和成本低,從而實現了低系統BOM;硬件MAC可以保證實現低功耗和低處理器開銷;大量用戶外設;與JN5121引腳兼容,從而輕松實現了移植。它的內部結構圖如圖4所示。
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