基于MSP430F149單片機的無線壓力采集系統(tǒng)

基于 MSP430F149 單片機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 地址的計算機。多個集成了無線 ZigBee 模塊的壓力采集模塊以低功耗單片機 MSP430F149 為微處理器，通過 ZigBee 網(wǎng)絡與分布于井場的各個壓力變送器發(fā)生關(guān)聯(lián)，主要是對油井現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行采集并按照 ZigBee 通信協(xié)議有序傳輸?shù)?ZigBee 無線路由器；該路由器再運用 3G/4G移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)長距離傳輸?shù)脚渲锰囟?IP地址的計算機進行管理和顯示。

這種分布式組網(wǎng)方式廣泛應用于油田等數(shù)據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場，本系統(tǒng)綜合應用了無線傳感網(wǎng)絡、ZigBee 無線通信、嵌入式技術(shù)、計算機技術(shù)等，能夠?qū)σ粋€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)做出及時的反應和處理，保證油田進行安全、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)。

由于油田現(xiàn)場使用的有線壓力設備信號傳輸線路繁雜、受工況和環(huán)境影響大，可靠性差；針對現(xiàn)場設備鉆井泵、抽油機液壓監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題，并根據(jù)油田無線組網(wǎng)的實際需要，基于ZigBee 技術(shù)研制了一套以 MSP430 低功耗單片機為微處理器的無線壓力采集系統(tǒng)，重點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通信模塊電路的設計思路，并實現(xiàn)了基于 ZigBee 協(xié)議的無線壓力傳感器網(wǎng)絡層功能，無線液壓傳感器網(wǎng)能對變化的拓撲結(jié)構(gòu)自動組網(wǎng)。

另外，本系統(tǒng)經(jīng)過實驗室和油田現(xiàn)場測試證實：本無線壓力采集系統(tǒng)的壓力測量值相對誤差 0.01%～0.5%，在準確度誤差范圍內(nèi)，有效傳輸距離達 100 米，省去了油田布線的麻煩，數(shù)據(jù)采集準確度高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。

本設計可用于無線傳感器網(wǎng)絡的研發(fā)，也可以用于油田現(xiàn)場的實際應用。在下一步的研究工作，可以在實驗中擴大無線網(wǎng)絡傳輸規(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，也可以對無線 ZigBee 的壓力采集模塊的外置天線進行改進從而提高無線網(wǎng)絡傳輸距離等。