基于 MSP430F149 單片機(jī)的無線壓力采集系統(tǒng)具體包括集成了無線 ZigBee的壓力采集模塊、ZigBee 無線路由器和配置特定IP 地址的計(jì)算機(jī)。多個(gè)集成了無線 ZigBee 模塊的壓力采集模塊以低功耗單片機(jī) MSP430F149 為微處理器，通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)與分布于井場(chǎng)的各個(gè)壓力變送器發(fā)生關(guān)聯(lián)，主要是對(duì)油井現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并按照 ZigBee 通信協(xié)議有序傳輸?shù)?ZigBee 無線路由器；該路由器再運(yùn)用 3G/4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸?shù)脚渲锰囟?IP地址的計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和顯示。這種分布式組網(wǎng)方式廣泛應(yīng)用于油田等數(shù)據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，本系統(tǒng)綜合應(yīng)用了無線傳感網(wǎng)絡(luò)、ZigBee 無線通信、嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，能夠?qū)σ粋€(gè)大范圍的有效期區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控功能，并且能夠?qū)Λ@取的數(shù)據(jù)做出及時(shí)的反應(yīng)和處理，保證油田進(jìn)行安全、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)。
由于油田現(xiàn)場(chǎng)使用的有線壓力設(shè)備信號(hào)傳輸線路繁雜、受工況和環(huán)境影響大，可靠性差；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備鉆井泵、抽油機(jī)液壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題，并根據(jù)油田無線組網(wǎng)的實(shí)際需要，基于ZigBee 技術(shù)研制了一套以 MSP430 低功耗單片機(jī)為微處理器的無線壓力采集系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了供電電源管理模塊電路、USB 轉(zhuǎn)串口電路、MSP430 微處理及 AD 轉(zhuǎn)換電路、PT2407 齊平膜壓力變送器接口電路和ZigBee通信模塊電路的設(shè)計(jì)思路，并實(shí)現(xiàn)了基于 ZigBee 協(xié)議的無線壓力傳感器網(wǎng)絡(luò)層功能，無線液壓傳感器網(wǎng)能對(duì)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動(dòng)組網(wǎng)。
另外，本系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和油田現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試證實(shí)：本無線壓力采集系統(tǒng)的壓力測(cè)量值相對(duì)誤差 0.01%～0.5%，在準(zhǔn)確度誤差范圍內(nèi)，有效傳輸距離達(dá) 100 米，省去了油田布線的麻煩，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。本設(shè)計(jì)可用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)，也可以用于油田現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用。在下一步的研究工作，可以在實(shí)驗(yàn)中擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)模如增加傳感器數(shù)量分析本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性，也可以對(duì)無線 ZigBee 的壓力采集模塊的外置天線進(jìn)行改進(jìn)從而提高無線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離等。
