Zigbee在油井无线网络监测的应用

qinpengli1994

一、需求说明：
随着电子、通讯技术的发展，油田改革的深入，油井信息化工作已经提到了各个油田的议事日程。从9O年代起，新疆、青海等西部油田已经对部分油井实施了自动化改造，进一步规范了油田生产信息的采集、录取，为油田科学、高效开采奠定了基础。目前常用的油井自动化方案是以井口为单元_ll2 J，而Zigbee油井无线网络监测系统整合了无线功图连续监测、无线电机参数检测、无线温压监测以及Zigbee远传基站等四大模块，通过Zigbee无线网络使现场管理人员能及时了解每口油井的生产状况；通过Zigbee背靠背于GPRS/CDMA 1X基站实现了采油井的重要生产数据采集、处理、远传，使技术人员和领导在远端实时掌握油井的生产动态。

二、系统的结构原理与特点
Zigbee油井无线网络监测系统主要包括井口单元和Zigbee无线中继站两大部分。井口单元主要由功图连续监测、电机参数检测、温压监测仪等3个仪表配置zigbee无线收发模块（SC8836A或b）组成。采集数据通过Zigbee无线发射模块传输到zigbee中继站（SC8836B），无线中继站再将采集数据生成数据文件，通过数据传输软件对数据进行压缩和加密后将数据传至与串口连接的GPRS无线终端上，再经过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET)。然后中国移动通过GPRS服务把数据传输到Internet上，并且去寻找在Internet上的一个指定的中心服务器。


A.功图连续监测、电机参数检测、温压监测仪采用RS485/RS232/TTL可选与zigbee无线数传模块SC8836A或SC8836b互联。
B.控制PC或远传中继模块与油井距离如在1000米左右，可采用SC8836b作为接受点，与计算机COM口接。
C.如油井范围很大，方圆几公路范围，可采用双层布网方式，在区域内采用远距离中心模块，SC8836B组建通讯骨干网络。保证每个油井节点在信号覆盖范围内，油井仪表配置无线模块与骨干模块通讯。SC8836B之间可以自组网，只要互相在信号覆盖范围内可组成星形、簇型、链型、组合型网络结构。
D.        为保证通讯的稳定性及抗干扰性，建议在中心采集模块安装在高处。
E.        如需通讯范围更远，可配置高增益天线。
F.        现场供电可采用外接电源或太阳能供电。
G.        数据采集前端设备（与控制PC连接或移动数传模块）采用RS485(RS232)与计算机互联。或直接通过SC8836B将数据通过移动互联网（GPRS/CDMA）传送至远端监控中心。

三、产品介绍：
1、主要产品介绍
　　上海数传信息科技有限公司的所有模块使用的都是2.4Ghz频段，直序扩频（DSSS）的通信方式；所有模块本身都具有不可更改的独一无二的，64位的身份编号。它们组成满足不同实际需要的无线数传网络平台。
它们的特点是：
（1）        集成度高，因而可靠性高而且体积小；
（2）        功耗低，电池寿命长，特别是利用产品独创的专利电源管理技术；
（3）        由于使用了抗干扰DSSS通信技术，具有用户一致公认的工作稳定性和可靠性；
（4）        传输距离远，使用0.1瓦的发射功率，双向通信距离可达8公里，可自动中继，比传统数传电台，具有更高的工作稳定性和可靠性，大大节约了成本，并可与其它有线或无线公网对接；
（5）        使用十分方便，用户可以通过有线或无线（远距离修改）的方式，自己更改数传模块的ID号，发射功率，频    道,PN码和波特率等。产品同时提供多种接口（多路TTL电平，RS232, RS485）,供用户选择；
（6）        具有多点组网功能，大大增加了无线传输的覆盖范围，不需要向运营商支付网络使用费；
（7）        可低成本的实现点对多点（无数量限制）的数据采集和控制，并通过远距离无线传输模块，以及自组网络，传往控制中心；
（8）        利用我们的专利技术，在许多场合下可替代GPS，低成本的实现对移动目标的定位跟踪；
（9）        采用批量化生产和销售的方式，大大降低了产品成本，给系统集成商预留了充足的利润空间；
（10）        产品经过国家权威机构的测试，以及众多用户通过长期使用测试和比较后得到最后的认可。

2、数传Zigbee产品收发距离对照表
3、设备主要参数说明：
1、模块图片
（1）        终端模块SC8836A型照片：40 mm x 19 mm ----注意：安装时模块PCB ”S”天线下面不应有金属


（2）        终端模块SC8836b型照片：尺寸：42 mm x 25 mm-----注意：安装时,模块PCB “F”天线下面不应有金属
                        


（3）        防水外壳 照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm




（4）        中心数据采集控制模块SC8836b照片：尺寸：如下图中所示


2、模块参数指标：

（1）        终端模块A 型（SC8836A）：
尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

A.        可实现双向收发通信（可以使用多频道工作）；
B.        使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；
C.        波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)
D.        每个信道带宽1 Mhz
E.        使用PCB天线，对应中心数据采集模块的可视双向通信距离：250米（发射）/1500m米（接收）；
F.        最大发射功率3毫瓦（4dBm）;最大发射电流35mA;最大接收电流25mA;
G.        供电电压：3 – 3.6V
H.        睡眠电流：< 5uA;
I.        接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm （信噪比增益） = -110 dBm
J.        控制单片机：Atmega88;
用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率，苏醒周期等进行选择调整,；

（2）        终端模块 b 型（远距离）：（SC8836b）：
尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

A.        可实现双向收发通信；
B.        使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；
C.        波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)
D.        每个信道带宽1 Mhz
E.        使用PCB天线，对应网络数据采集模块的可视通信距离：2000（发射）/1500米（接收）；
F.        最大发射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超级电容时的最大发射电流为35mA; 不使用超级电容式为200 mA; 最大接收电流25mA;
G.        供电电压：3- 3.6 V
H.        接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -110 dBm
I.        控制单片机：Atmega88
用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行调整。

（3）        网络数据采集模块（SC88436B 可与移动网络或计算机连接）：
                                                 

A.        使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；
B.        每个信道带宽1 Mhz
C.        波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)
D.        原机配有10厘米长鞭状防水天线，可选用50厘米或120厘米长全向高增益天线，或120 x 240 x 40 mm 的板状天线，对应相同SC8836B模块双向实测可视通信距离：3000-- 8000米，视使用天线，及天线架设高度，以及环境而定；与SC8836a 实测可视通信距离250米（接受）/1500米（发射），天线离地高度3米；与SC8836b 实测可视通信距离1500米（发射）/2000米（接收）.
E.        最大发射功率100毫瓦（20dBm）;最大发射电流350mA;最大接收电流26mA; 最大功耗（使用5 V电源时）< 2 瓦
F.        供电电压：2.7 – 5V 或220 AC市电
G.        接收灵敏度 -105 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -118dBm
H.        控制单片机：Atmega88或Atmega 128L
用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行选择调整；


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