基于WLAN的节点地震仪数据传输系统设计
本文选题:微地震监测 切入点:节点地震仪 出处:《吉林大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:微地震监测是近几年来低渗透油气藏压裂改造领域的一项重要技术。微地震监测通过对石油和天然气的生产以及液压和注气等石油工程作业过程中产生的微震活动进行监测,从而对水力压裂以及油田的后续开发提供指导,因此实时回收微地震监测过程中的数据对于微地震实时监测具有重要意义。节点地震仪能够适应各种复杂地形的地震勘探,因此在微地震监测领域具有重要的应用价值。但是节点地震仪缺少对现场数据的实时监测限制了其在微地震监测中进一步应用。本课题针对现有吉林大学自主研发的节点存储式地震仪通信现状的不足,通过对现有成熟的无线通信技术通信距离、速度等方面的比较分析,并与微地震监测的需求相结合,提出了基于5GHz WLAN的数据传输系统实现节点地震仪数据的实时回收。通过对不同网络拓扑结构的分析,最后采用了扩展服务集与中继结合的网络拓扑结构实现远距离多节点的数据传输。基于5GHz WLAN的数据传输系统设计主要包含两部分:硬件电路设计和软件开发。数据传输系统硬件电路设计主要包括以STM32F207为核心的数据存储单元、以太网传输单元以及基于AR7161的无线传输单元。在硬件电路设计的基础上,完成了基于嵌入式Free RTOS下的数据传输程序设计以及Visual Studio 2010+Qt开发环境的上位机数据回收软件开发。数据回收软件主要包括上位机与采集站交互的各功能模块设计以及多节点传输机制的优化两部分。上位机软件的各功能模块的设计主要完成上位机对地震仪的连接监测、参数设置、状态信息查询以及基于FTP协议的数据文件传输。在微地震监测中,信道拥塞和多速率传输限制了整个传输系统的吞吐量。本文利用CSMA/CA的多节点竞争的共享信道方式与PCF的轮询传输机制相结合的方式实现多节点的数据传输,同时考虑了多速率传输对数据传输系统的影响。最后,对本课题设计完成的数据传输系统的各项指标进行测试,其中包含硬件系统测试、软件功能测试、最优吞吐量测试、多速率传输测试以及系统整体测试。测试结果表明,本课题设计完成的数据传输系统能够实现1km范围内90个节点地震仪的命令交互和数据回收,整个系统的吞吐量为7.29MB/s,达到预期目标,满足了对微地震活动的实时监测。
[Abstract]:Micro seismic monitoring is an important technology of low permeability oil and gas reservoir fracturing field in recent years. Through the micro seismic monitoring for oil and natural gas production and gas injection and hydraulic oil engineering work in the process of microseismic activity monitoring, and thus provide guidance for subsequent development of hydraulic fracturing and oil, so real time recovery of micro seismic monitoring in the process of data for the micro seismic monitoring is very important. Node seismic instrument can adapt to various seismic exploration in complex terrain, so it has important application value in the field of micro seismic monitoring. But the lack of real-time monitoring of the node seismograph data limits its further application in micro seismic monitoring. The topic for the lack of node storage seismograph communication status of the existing developed by Jilin University, based on the existing mature wireless communication technology communication The distance, speed and other aspects of the comparative analysis, and combined with the micro seismic monitoring needs, put forward the data transmission system 5GHz WLAN real-time recovery node seismic instrument based on data. Through the analysis of different network topologies, we finally adopt the extended service set and the data transmission network topology with the remote multi node data transmission system design. 5GHz WLAN mainly contains two parts: Based on the hardware circuit design and software development of data transmission system. The hardware circuit design mainly includes the data storage unit with STM32F207 as the core of the Ethernet transmission unit and a wireless transmission unit based on AR7161. On the basis of the hardware design, it completes the data transmission the program design of embedded Free RTOS and Visual Studio 2010+Qt development environment of the host computer data recovery software based on the data back. The two part mainly includes the collection of software optimization design of each functional module and PC acquisition station and interactive multi node transmission mechanism. The function module design of PC software mainly completes the PC connection of seismograph monitoring, parameter setting, state information query based on FTP protocol and data file transfer in micro seismic. Monitoring, channel congestion and multi rate transmission limits the transmission throughput of the system. The competition of multi node CSMA/CA shared channel and PCF polling transmission mechanism combination to achieve data transmission of multiple nodes, considering the influence of multi rate transmission of data transmission system. Finally, the indexes of data the design of the transmission system to complete the test, which includes hardware test, software function test, the optimal throughput test, multi rate transmission and test The whole system test. The test results show that the data transmission system designed in this paper can realize the complete range of 1km 90 node seismic instrument command and data recovery, the throughput of the whole system is 7.29MB/s, to achieve the desired objectives, to meet the real-time monitoring of the micro seismic activity.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE928
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,本文编号:1563229
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