基于物联网感知的钻井平台数据采集系统设计
发布时间：2021-07-13 21:15
针对钻井平台数据采集存在的问题,利用物联网技术,设计钻井平台实时数据感知与采集的专用系统。对钻井现场数据采集系统的总体结构进行设计,设计基于物联网感知技术的钻井平台实时数据采集总体框架;对井场感知节点、随钻感知节点和ZigBee网关等的硬件,设计原理框图,对井场感知节点设计太阳能电池供电电路;对感知节点、网关和监控主机等软件进行设计与实现,对系统软件的QoS进行优化与仿真,以提高感知即服务的质量和时间响应特性。
【文章来源】：计算机工程与设计. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
系统总体架构
本系统采用Endress+Hauser公司PMP131压力传感器中的两线制电流型，其输出电流为4mA-20mA。采用多点采集，即在压缩空气管道内壁，多个点位安装PMP131压力传感器，将各个传感器的输出信号使用屏蔽线，输入到ZigBee处理模块，其具体结构如图2所示。其中，ZigBee芯片选用美国TI公司的CC2530，并使用CC2591对其信号进行扩展，以使收发端的无线信号更强。在电源方面，使用充电式锂电池与太阳能板一起构成感知部分的电源模块，传感器本身电源使用专用电源线路。太阳能电池板使用单晶体硅太阳电池片，其输出压降为5.5 V、电流为140 mA/h-160 mA/h，尺寸为90ms×90ms。采用上海如韵电子科技有限公司的太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片—CN3063，同时使用该公司的极低功耗电池电压检测芯片—CN301；这两个芯片在本系统中，用作充电和放电的管理与保护芯片，且放电保护时与LM1117-3.3芯片一起构成感知节点的电源模块，其具体电路原理如图3所示[9]。
太阳能电池板使用单晶体硅太阳电池片，其输出压降为5.5 V、电流为140 mA/h-160 mA/h，尺寸为90ms×90ms。采用上海如韵电子科技有限公司的太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片—CN3063，同时使用该公司的极低功耗电池电压检测芯片—CN301；这两个芯片在本系统中，用作充电和放电的管理与保护芯片，且放电保护时与LM1117-3.3芯片一起构成感知节点的电源模块，其具体电路原理如图3所示[9]。ZigBee网关是本系统的核心设备之一，主要完成ZigBee信号到以太网或其它形式的转换，以便在系统控制端实现对系统的控制。ZigBee网关采用ARM Cortex-A8作为核心处理器，外接SD卡、以太网络控制器两个、相应的存储器芯片和CC2530芯片等构成，其具体原理框架如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于“互联网+”的海洋钻井平台系统结构研究[J]. 王唯一,姚俊杰,肖磊,陈次祥,杨帆. 船舶工程. 2018(09)
[2]海上控压钻井自动控制系统设计[J]. 魏凯,张焕杰,李永刚,刘明川,宋波凯. 机床与液压. 2018(08)
[3]纵向强非均质性储层水平井提高油层钻遇率技术[J]. 杨永兴,杨军,孙钿翔,王继伟,王楠. 科学技术与工程. 2017(30)
[4]气举反循环钻进中空压机的启动风压初探[J]. 王桦,郝世俊,莫海涛. 煤田地质与勘探. 2017(04)
[5]回溯搜索优化改进矩阵填充的高效位置指纹库构建[J]. 李丽娜,李文浩,尤洪祥,王越. 计算机应用. 2017(07)
[6]基于ZigBee的智能粮仓监测系统设计[J]. 张小娟,苏娟. 传感器与微系统. 2017(05)
[7]面向矿井瓦斯监测的ZigBee无线传感网系统设计[J]. 徐瑞华,王凯敏. 工矿自动化. 2017(05)
[8]异构无线网络中Relay节点部署算法[J]. 车楠,李治军,姜守旭. 计算机学报. 2016(05)
硕士论文
[1]无线传感器网络的太阳能供电系统[D]. 潘洋.宁波大学 2017
[2]CAN总线结合ZigBee的空气钻井燃爆模拟监测系统的设计与实现[D]. 郭朋飞.西南交通大学 2017
本文编号：3282814
【文章来源】：计算机工程与设计. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
系统总体架构
本系统采用Endress+Hauser公司PMP131压力传感器中的两线制电流型，其输出电流为4mA-20mA。采用多点采集，即在压缩空气管道内壁，多个点位安装PMP131压力传感器，将各个传感器的输出信号使用屏蔽线，输入到ZigBee处理模块，其具体结构如图2所示。其中，ZigBee芯片选用美国TI公司的CC2530，并使用CC2591对其信号进行扩展，以使收发端的无线信号更强。在电源方面，使用充电式锂电池与太阳能板一起构成感知部分的电源模块，传感器本身电源使用专用电源线路。太阳能电池板使用单晶体硅太阳电池片，其输出压降为5.5 V、电流为140 mA/h-160 mA/h，尺寸为90ms×90ms。采用上海如韵电子科技有限公司的太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片—CN3063，同时使用该公司的极低功耗电池电压检测芯片—CN301；这两个芯片在本系统中，用作充电和放电的管理与保护芯片，且放电保护时与LM1117-3.3芯片一起构成感知节点的电源模块，其具体电路原理如图3所示[9]。
太阳能电池板使用单晶体硅太阳电池片，其输出压降为5.5 V、电流为140 mA/h-160 mA/h，尺寸为90ms×90ms。采用上海如韵电子科技有限公司的太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片—CN3063，同时使用该公司的极低功耗电池电压检测芯片—CN301；这两个芯片在本系统中，用作充电和放电的管理与保护芯片，且放电保护时与LM1117-3.3芯片一起构成感知节点的电源模块，其具体电路原理如图3所示[9]。ZigBee网关是本系统的核心设备之一，主要完成ZigBee信号到以太网或其它形式的转换，以便在系统控制端实现对系统的控制。ZigBee网关采用ARM Cortex-A8作为核心处理器，外接SD卡、以太网络控制器两个、相应的存储器芯片和CC2530芯片等构成，其具体原理框架如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于“互联网+”的海洋钻井平台系统结构研究[J]. 王唯一,姚俊杰,肖磊,陈次祥,杨帆. 船舶工程. 2018(09)
[2]海上控压钻井自动控制系统设计[J]. 魏凯,张焕杰,李永刚,刘明川,宋波凯. 机床与液压. 2018(08)
[3]纵向强非均质性储层水平井提高油层钻遇率技术[J]. 杨永兴,杨军,孙钿翔,王继伟,王楠. 科学技术与工程. 2017(30)
[4]气举反循环钻进中空压机的启动风压初探[J]. 王桦,郝世俊,莫海涛. 煤田地质与勘探. 2017(04)
[5]回溯搜索优化改进矩阵填充的高效位置指纹库构建[J]. 李丽娜,李文浩,尤洪祥,王越. 计算机应用. 2017(07)
[6]基于ZigBee的智能粮仓监测系统设计[J]. 张小娟,苏娟. 传感器与微系统. 2017(05)
[7]面向矿井瓦斯监测的ZigBee无线传感网系统设计[J]. 徐瑞华,王凯敏. 工矿自动化. 2017(05)
[8]异构无线网络中Relay节点部署算法[J]. 车楠,李治军,姜守旭. 计算机学报. 2016(05)
硕士论文
[1]无线传感器网络的太阳能供电系统[D]. 潘洋.宁波大学 2017
[2]CAN总线结合ZigBee的空气钻井燃爆模拟监测系统的设计与实现[D]. 郭朋飞.西南交通大学 2017
本文编号：3282814
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