本文關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)在油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及無(wú)線下載技術(shù)的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)采集 ZigBee 無(wú)線下載 MSP430 加密芯片

【摘要】：我國(guó)有著十分豐富的油田資源,但由于油田特殊的地理環(huán)境以及油井之間間隔遠(yuǎn)近不一,導(dǎo)致了油田現(xiàn)場(chǎng)的通訊設(shè)備分布散亂,從而增加了現(xiàn)場(chǎng)施工和維護(hù)人員的工作難度,也大大提高了采油成本。另外,油田現(xiàn)場(chǎng)安裝有大量的儀表傳感器,當(dāng)儀表傳感器的程序需要更新時(shí),需要將儀表拆卸,下載完程序后再安裝,這樣不僅儀表的密封性無(wú)法保證而且也增大了維護(hù)成本,導(dǎo)致油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用較高,不利于油田的信息化建設(shè)和現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)的管理。本文針對(duì)以上存在的問(wèn)題,提出并設(shè)計(jì)了油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)是一種基于WSN(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))的油田無(wú)線采集系統(tǒng),不但具備遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和無(wú)線傳輸功能,而且能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)油田的遠(yuǎn)程監(jiān)控,在無(wú)線采集的基礎(chǔ)上又利用MSP430單片機(jī)的存儲(chǔ)機(jī)制和ZigBee技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了儀表傳感器程序的無(wú)線下載功能,不但降低了采油成本,也提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行分析,本文引入了基于IEEE802.15.4(一種專門(mén)用于低速率無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的協(xié)議)標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee短距離通訊技術(shù),并且采用了傳感器的無(wú)線組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)的無(wú)線采集與傳輸功能。通過(guò)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的所有ZigBee節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)的過(guò)程的描述,分析了不同類型的節(jié)點(diǎn)設(shè)備的特點(diǎn)及其加入網(wǎng)絡(luò)的方式,不僅研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上完成了傳感器與RTU之間的通訊協(xié)議。本文中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)、ZigBee模塊和多種傳感器以及其它器件搭建采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和手操器設(shè)備,油田現(xiàn)場(chǎng)傳感器和RTU之間利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)和專門(mén)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表傳感器的參數(shù)配置、命令發(fā)送來(lái)完成數(shù)據(jù)采集和傳輸,并且RTU在通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)或者光纖直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控室,就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。本課題相比傳統(tǒng)的油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有如下兩大特點(diǎn)：一是將ZigBee技術(shù)應(yīng)用到了油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,將有線儀表改造成無(wú)線,節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)布線的成本；二是利用ZigBee技術(shù)和單片機(jī)的存儲(chǔ)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了儀表傳感器程序現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線下載功能,在此基礎(chǔ)上又著重探討研究了無(wú)線下載過(guò)程中的安全性與可靠性,采用了加密芯片來(lái)保證無(wú)線傳輸過(guò)程中的安全性。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)采集 ZigBee 無(wú)線下載 MSP430 加密芯片
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE938
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要工作13-14
• 1.4 本文各章節(jié)安排14-17
• 第二章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究17-29
• 2.1 常用的短距離無(wú)線通信技術(shù)17-19
• 2.1.1 Wi-Fi技術(shù)17
• 2.1.2 藍(lán)牙技術(shù)17-18
• 2.1.3 ZigBee技術(shù)18
• 2.1.4 ZigBee技術(shù)應(yīng)用在油田無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)18-19
• 2.2 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介19-21
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)概述19-20
• 2.2.2 ZigBee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 ZigBee的設(shè)備類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-23
• 2.3.1 設(shè)備分類21-22
• 2.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)22-23
• 2.4 ZigBee技術(shù)的安全體系23-27
• 2.4.1 ZigBee協(xié)議棧的安全架構(gòu)23-26
• 2.4.2 信任中心角色26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于ZigBee的油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)29-39
• 3.1 基于ZigBee的油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景29
• 3.2 系統(tǒng)的需求分29-30
• 3.3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案30-31
• 3.4 系統(tǒng)的通訊協(xié)議31-36
• 3.4.1 多對(duì)一通訊的機(jī)制32
• 3.4.2 數(shù)據(jù)幀基本格式32-33
• 3.4.3 儀表儀表傳感器與RTU通信過(guò)程描述33-36
• 3.5 系統(tǒng)報(bào)警功能設(shè)計(jì)36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和下載軟件的設(shè)計(jì)39-49
• 4.1 傳感器采集終端的設(shè)計(jì)39-45
• 4.1.1 采集終端微處理器簡(jiǎn)介39-40
• 4.1.2 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)40-41
• 4.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)41
• 4.1.4 A/D模塊的設(shè)計(jì)41-42
• 4.1.5 AT88SA102S加密芯片接口的設(shè)計(jì)42
• 4.1.6 射頻通信模塊設(shè)計(jì)42-45
• 4.2 遠(yuǎn)程終端控制單元RUT介紹45
• 4.3 儀表遠(yuǎn)程下載軟件設(shè)計(jì)45-48
• 4.3.1 軟件功能模塊組成45-47
• 4.3.2 軟件工作流程47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 基于ZigBee的無(wú)線下載技術(shù)的設(shè)計(jì)方案及安全可靠性研究49-67
• 5.1 無(wú)線下載技術(shù)的設(shè)計(jì)背景49
• 5.2 油田現(xiàn)場(chǎng)儀表程序下載更新的三種方式49-50
• 5.3 無(wú)線下載技術(shù)的設(shè)計(jì)方案50-58
• 5.3.1 MSP430單片機(jī)的存儲(chǔ)原理和無(wú)線下載機(jī)制50-51
• 5.3.2 xcl文件解析51-52
• 5.3.3 監(jiān)控程序和應(yīng)用程序地址的分配52-53
• 5.3.4 應(yīng)用程序升級(jí)通信路徑53-54
• 5.3.5 無(wú)線下載具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程54-58
• 5.4 無(wú)線下載的可靠性設(shè)計(jì)58-62
• 5.4.1 能量檢測(cè)機(jī)制58-59
• 5.4.2 最優(yōu)數(shù)據(jù)包發(fā)送速率實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.4.3 程序機(jī)制61-62
• 5.5 無(wú)線下載的安全性設(shè)計(jì)62-65
• 5.5.1 基于AES的安全機(jī)制62-63
• 5.5.2 硬件加密機(jī)制的設(shè)計(jì)63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 第六章 采集系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)現(xiàn)67-73
• 6.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)與調(diào)試工具67-69
• 6.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程69-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 第七章 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 未來(lái)展望73-75
• 致謝75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間科研成果)81

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1 王永志;林燕;李忠軍;;全國(guó)礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查屬性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];國(guó)土資源情報(bào);2010年10期

2 林君,朱寶龍;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題[J];石油儀器;1995年04期

3 吳月先;便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];石油機(jī)械;2001年01期

4 盧建華;一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

5 尹相濤;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J];江蘇冶金;2002年06期

6 張南南,尤一鳴;惡劣環(huán)境下的高性價(jià)比數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

7 孫見(jiàn)君,劉其和,魏龍;機(jī)械密封試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];石油化工設(shè)備;2004年04期

8 張清;多功能實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

9 劉麗娜,廉新宇;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中抗干擾分析[J];陶瓷研究與職業(yè)教育;2005年02期

10 鄭采君;減小數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)噪聲的方法[J];地質(zhì)裝備;2005年01期

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1 劉力強(qiáng);馬瑾;雷興林;;多通道、高速聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[A];第四屆全國(guó)構(gòu)造物理、第二屆全國(guó)高溫高壓聯(lián)合學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要[C];1989年

2 嚴(yán)宗睿;陸勤夫;陳勇;;基于智能設(shè)備的海軍演習(xí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[A];2008年中國(guó)高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

3 武東升;郭達(dá)永;;卷接包車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀發(fā)展方向和應(yīng)用的研究[A];河南省煙草學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)交流獲獎(jiǎng)?wù)撐募ㄉ希C];2008年

4 張文棟;董海峰;;微型爆破緩沖抗高過(guò)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

5 馮莉;曹寧翔;梁川;;基于以太網(wǎng)的示波器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第十一屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

6 袁晴晴;周皓峰;陳宇達(dá);施伯樂(lè);;一個(gè)基于系統(tǒng)重建思想的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十八屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（技術(shù)報(bào)告篇）[C];2001年

7 柴春生;;線性擬合在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2011航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2010年

8 袁學(xué)文;謝川林;高學(xué)燕;季云松;關(guān)有光;何均章;傅淑珍;周山;;384單元強(qiáng)快靶高集成度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

9 王萬(wàn)東;張偉;王洋;;出租車稅務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在稅收征管工作中的應(yīng)用[A];第十八屆中國(guó)（天津）’2004IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

10 李萬(wàn)昌;王翔;黎源;;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)建及軟件編制[A];2004全國(guó)測(cè)控、計(jì)量與儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王志田邋通訊員 唐皖君;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在大慶采八全面啟用[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

2 記者 鄭欣;福建移動(dòng) 水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)服務(wù)防旱[N];人民郵電;2009年

3 魯總;山東總隊(duì)啟用農(nóng)價(jià)手持?jǐn)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)[N];中國(guó)信息報(bào);2012年

4 王戰(zhàn)芹;中鋼邢機(jī)自行研制“高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2008年

5 曹改英 曹紅茜;PDA雨量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制及應(yīng)用[N];黃河報(bào);2008年

6 焦克強(qiáng);邢鋼開(kāi)發(fā)線材軋制生產(chǎn)線DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

7 ;iPAQ條碼數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

8 記者 陳青 何曉龍;西儀總廠井間地震裝備研制取得突破 井下多級(jí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用效果顯著[N];中國(guó)石油報(bào);2002年

9 記者 程瑞云 通訊員 陸陽(yáng);通鋼能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能目標(biāo)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

10 北京 蔡德聰 孫宇瑞;BS2系列微功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[N];電子報(bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 田楷云;地球物理勘探設(shè)備中數(shù)據(jù)采集部分若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 向冬;基于CC的工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

3 趙志剛;大面積高分辨率數(shù)字X射線探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];華中科技大學(xué);2010年

4 劉列峰;一種可擴(kuò)展的大規(guī)模地球物理勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 范昊;小型水質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及改進(jìn)的kNN預(yù)警算法研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 候彬彬;存儲(chǔ)式井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安石油大學(xué);2015年

3 付敏;基于分布式光纖振動(dòng)傳感的采集系統(tǒng)分析[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 聶小偉;基于ARM與GPRS的油煙機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華中師范大學(xué);2015年

5 王s，

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