基于ZigBee技術(shù)的井場有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、在石油天然氣開采過程中，對井場環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測十分重要，有害氣體的彌漫很可能造成嚴(yán)重的安全事故。目前我國井場現(xiàn)有的有線監(jiān)控系統(tǒng)由于自身的局限性還難以實施全面、靈活的監(jiān)測。用無線監(jiān)控系統(tǒng)替代有線監(jiān)控系統(tǒng)，將極大地提高監(jiān)測與預(yù)警水平。目前無線通信技術(shù)有許多種，取代井場上短距離電纜最直接的方法就是利用短距離無線傳輸技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)外都在研究開發(fā)的一種新技術(shù)，目前在工況復(fù)雜的鉆井井場還沒有得到實際應(yīng)用。正是在這種背景下，本文對一種適合井

2、場有害氣體監(jiān)測的層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件是在ZigBee協(xié)議?；A(chǔ)上開發(fā)設(shè)計的，ZigBee是最近新出現(xiàn)的一種短距離無線通信技術(shù)，它以IEEE802.15.4無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，國內(nèi)外對它的研究尚處于起步階段。本文的創(chuàng)新點主要有以下2個方面： 1、研究了應(yīng)用于井場有害氣體監(jiān)測的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)監(jiān)測的需要，設(shè)計了層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂茩C(jī)制，重點設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)雙層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成的兩個

3、階段，并設(shè)計了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)對過程和網(wǎng)絡(luò)的地址分配算法。根據(jù)所設(shè)計的拓?fù)淇刂茩C(jī)制，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)的路由機(jī)制——分級路由機(jī)制，論述了這種路由機(jī)制的原理和優(yōu)點。 2、根據(jù)井場實際監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的需要，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)的兩種工作方式——周期性巡檢工作方式和中斷喚醒工作方式。針對兩種工作方式的特點分別設(shè)定了節(jié)點的兩種電源能耗管理模式。論述了周期性巡檢工作方式下網(wǎng)絡(luò)如何周期性地向監(jiān)控中心傳送氣體濃度信息，以滿足工作人員對井場環(huán)境周期性監(jiān)