井口无线仪表低功耗及可靠性技术研究与应用

发布时间：2019-09-10 09:35

【摘要】：随着嵌入式无线传输技术的不断进步发展,在数字化工业控制中,无线仪表正朝着超低功耗、小型化、高集成度方向发展,而无线仪表的低功耗和高可靠性问题,都是限制工业控制发展当中的核心问题。在数字化抽油机的建设中,如何结合软硬件技术实现系统的高性能、高可靠性以及超低功耗是井口无线仪表系统研究中的最主要指标。本文首先概述了无线通信和嵌入式微功耗系统的国内外现状,提出了本文研究的目的和意义;然后以数字化抽油机井口无线仪表为研究对象,从硬件设计和软件设计两方面实现井口无线仪表低功耗及可靠性技术研究与应用。在硬件上引用超级电容,在软件上分析MSP430的多种功耗工作模式共同完成系统的低功耗、高可靠性设计;最后,对设计系统进行软硬件工作调试与测试,检验低功耗设计经验耗电测试,从而达到对井口无线仪表功耗有所改善,实现低功耗设计的软硬件结合。研究结果表明,该系统能够满足工业及油田自动化对功耗的要求,在微功耗模式下系统功耗最低可以达到0.03mA,超级电容应用与工作模式设计的变化大大节省了能量的消耗。本设计充分利用嵌入式芯片的低功耗设计,实现软硬件的共同作用达到统一的系统低功耗性能标准,提高了对现场数据的采集和施工的效率,同时也延长井口无线仪表的工作时间。
【图文】：

抽油机,结构示意图,抽油机系统

表 2-11 HART 参数指标通道数 3调制频率移频键控技术（FSK）1=1200Hz0=2200Hz波特率 1200bps发送电平 500mVp-p/250Ω接收灵敏度 120mVp-p/on , 80mVp-p/off负载 250Ω ，1W不同类型的模块拥有不等数量的通讯口和 IO 接口。2.2 数字化抽油机系统总体设计2.2.1 数字化抽油机系统仿真采用无线技术作为传感器与 RTU 之间的通讯方法，将传感器、变送器、MPU 控制器及无线收发模块组合在一起，构成一体化的微功耗无线智能网络传感器，实现生产参数的无线采集。如图 2-1 所示。

抽油机,仿真系统

第二章无线仪表低功耗设计的需求分析计上，为了使静态功耗控制在μA 级，那么除了电源管理芯片以外的其他休眠状态，通过间隔几秒的微处理器中断唤醒来处理事件，完成工作后将于以上情况，积累十几年油井监控工作的经验结合当今自控技术的发展水制了以基于无线和嵌入式技术为基础，将微处理器嵌入到了传感器和转发油井工况的测量、转换、数据处理、无线通讯等功能，实现各种传感器线数据传输的设计思想。用抽油机仿真的平台，对各模块功能研究与测试就可以再实验室内完成，油田建设，，模拟抽油机工作所有的生产管理过程的功能，为数字化抽油机发提供平台。图 2-2 为抽油机仿真模块。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937

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