基于物聯(lián)網(wǎng)的抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的

抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)答辯人：鄭昊2015.11.8目錄項(xiàng)目簡(jiǎn)介系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)展工作下步計(jì)劃研究潛力項(xiàng)目簡(jiǎn)介隨著微機(jī)電系統(tǒng)以及無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，作為一種全新的信息獲取與處理模式，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，能夠?yàn)樵S多無(wú)人值守和條件惡劣的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)應(yīng)用（如石油石化過(guò)程監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視等）提供有效的解決方案。

本項(xiàng)目主要面向油田抽油機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用傳感器技術(shù)和ZigBee技術(shù)構(gòu)建無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)、安全、低成本地將監(jiān)測(cè)和控制信息經(jīng)過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)和控制。

本項(xiàng)目運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、組態(tài)技術(shù)以及現(xiàn)代軟件工程理論和軟件編程方法等技術(shù)來(lái)解決石油工業(yè)信息化中生產(chǎn)信息的智能監(jiān)測(cè)與控制，研究成果還可應(yīng)用于各相關(guān)行業(yè)的各種信息化監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域，提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯上應(yīng)分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層以及數(shù)據(jù)應(yīng)用層。數(shù)據(jù)采集層由部署在抽油機(jī)及附近的PLC-M340組成，每套PLC采集每個(gè)抽油機(jī)的各個(gè)參數(shù)，然后通過(guò)串行通信發(fā)送數(shù)據(jù)到ZigBee網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)傳輸層由ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組成，ZigBee網(wǎng)絡(luò)完成組網(wǎng)后，數(shù)據(jù)由終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，然后協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)到PC上位機(jī)軟件。數(shù)據(jù)應(yīng)用層為PC上位機(jī)軟件，將ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)在上位機(jī)軟件中分析、顯示。開(kāi)展工作1.第一次階段性檢查前完成工作：（1）抽油機(jī)及相關(guān)配套硬件知識(shí)學(xué)習(xí)；（2）施耐德PLC-M340軟件配置（在UnityPro軟件上進(jìn)行）；（3）抽油機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及控制；（4）自學(xué)PCB板繪制。開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（1）學(xué)習(xí)串口通信相關(guān)知識(shí)，編輯通訊程序，實(shí)現(xiàn)PLC與ZigBee模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，能夠?qū)LC采集到的位移、轉(zhuǎn)速、載荷等數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee模塊。開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（2）學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)相關(guān)知識(shí)，了解設(shè)備類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行外圍電路及ZigBee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成組網(wǎng)。1）ZigBee簡(jiǎn)介ZigBee是由IEEE802.15.4協(xié)議發(fā)展而來(lái)，根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的ZigBee技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間雙向的無(wú)線通信，主要適合于對(duì)傳輸距離、數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，任何兩個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)之間都是可以相互傳遞數(shù)據(jù)的，兩個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間的平均通訊距離75米左右，但是各個(gè)節(jié)點(diǎn)支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)組網(wǎng)的方式可繼續(xù)增加傳輸距離。開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（2）學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)相關(guān)知識(shí)，了解設(shè)備類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行外圍電路及ZigBee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成組網(wǎng)。2）ZigBee核心板ZigBee核心板主要包括ZigBee的專用通信芯片及外圍電路，核心芯片選用的是TI公司的CC2530F256。開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（2）學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)相關(guān)知識(shí)，了解設(shè)備類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行外圍電路及ZigBee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成組網(wǎng)。3）ZigBee網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（2）學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)相關(guān)知識(shí)，了解設(shè)備類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行外圍電路及ZigBee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成組網(wǎng)。4）ZigBee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)Zigbee工作流程圖協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)程序流程圖路由器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)流程圖終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)流程圖ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器組網(wǎng)流程圖路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)流程圖開(kāi)展工作2.第一次階段性檢查后完成工作：（3）在LabVIEW平臺(tái)上編寫上位機(jī)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)在電腦終端的監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、載荷、位移、輸出頻率曲線，顯示轉(zhuǎn)速設(shè)定值、頻率設(shè)定值、Kp、Ti、Td等數(shù)據(jù)，指示燈顯示手動(dòng)、自動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)。下步計(jì)劃1.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行PLC數(shù)據(jù)采集、ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、PLC與ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊、ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與LabVIEW上位機(jī)軟件通訊以及整個(gè)抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊等測(cè)試，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)調(diào)試、改進(jìn)。2.可進(jìn)一步完善系統(tǒng)，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行專門化設(shè)計(jì)，刪減不需要的硬件部分，只保