發(fā)布時間：2017-04-15 06:03

  本文關鍵詞：石油鉆井設備檢測的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石油是重要的不可再生能源,關乎國家發(fā)展和國防安全。石油鉆井工程現(xiàn)場環(huán)境惡劣、地處偏遠、人員管理不便,大型復雜而耗資巨大的系統(tǒng)工程時刻面臨著油氣泄露和工程事故的風險。綜合錄井系統(tǒng)集成了現(xiàn)代傳感、應用電子、氣液相色譜分析及地質(zhì)評測等技術為一體,可有效監(jiān)測多種鉆井設備,是開發(fā)評價石油氣資源、實時跟蹤建井過程、預報井下故障、降低風險系數(shù)、輔助生產(chǎn)管理的有力工具。其中,出口入口溫度、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、井深等參數(shù)是評估鉆井進展狀態(tài)的重要指標。目前,市場上使用的錄井硬件設備以集中式或者現(xiàn)場總線方式運行,無線傳輸主要集中在原始信號采集或者后臺計算中心,對現(xiàn)場的錄井信號處理和設備間無線傳輸涉及不多。為了解決現(xiàn)有有線式綜合錄井系統(tǒng)搭建時工作繁重的問題、實現(xiàn)更有效的監(jiān)控、保障鉆井作業(yè)的安全進行,本文設計開發(fā)了一種用于石油鉆井設備檢測的無線錄井系統(tǒng)。首先,基于無線傳感器網(wǎng)絡技術特點分析了適于鉆井現(xiàn)場使用的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、通信頻段和通信方式,結(jié)合平臺參數(shù)采集設備制定了系統(tǒng)開發(fā)方案；其次,基于模塊化方法開發(fā)了硬件系統(tǒng),以一板多功能的形式完成了AD、脈沖、編碼三種節(jié)點和無線中心站的研制,并進行了硬件封裝和能源供給設計；再次,根據(jù)網(wǎng)絡特點制定合理的通信數(shù)據(jù)包格式,開發(fā)與無線硬件系統(tǒng)配套的嵌入式和PC端上位機的軟件系統(tǒng)；最后,通過實驗室模擬系統(tǒng)測試和新疆油田工程現(xiàn)場測試,驗證并完善了系統(tǒng)功能。研究表明,系統(tǒng)的無線節(jié)點可實現(xiàn)模擬、脈沖、編碼三類鉆井平臺設備參數(shù)的檢測,完成AD采集(出口入口溫度檢測)、脈沖測頻(轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速測量)、編碼四倍頻及鑒相(井深分析)等功能；通過可靠的通信模式保障,無線中心站將數(shù)據(jù)傳至后臺PC端進行實時顯示和數(shù)據(jù)管理,從而穩(wěn)定實現(xiàn)對工程現(xiàn)場的實時監(jiān)測�？傊�,所開發(fā)系統(tǒng)具有裝卸便捷、集成度高、可靠性強、能耗低等優(yōu)點,能與現(xiàn)有應用和設備無縫連接,可滿足實際工程應用的需求,為鉆井平臺數(shù)據(jù)采集和分析提供了一種頗有前景的解決方案。
【關鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 錄井系統(tǒng) 時分多址 石油鉆井
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE92;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外產(chǎn)品及技術現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要工作12-14
• 2 基于WSN的系統(tǒng)架構(gòu)設計14-25
• 2.1 WSN技術概述14-20
• 2.1.1 WSN的構(gòu)成及應用14-16
• 2.1.2 WSN拓撲結(jié)構(gòu)分析16-17
• 2.1.3 適用于鉆井現(xiàn)場的WSN通信技術比較17-20
• 2.1.4 基于TDMA的通信模式設計20
• 2.2 鉆井平臺參數(shù)及采集設備20-23
• 2.2.1 模擬量信號采集21
• 2.2.2 數(shù)字量脈沖信號采集21
• 2.2.3 數(shù)字量編碼信號采集21-23
• 2.3 系統(tǒng)方案設計23-24
• 2.3.1 需求分析23
• 2.3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設計23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 基于模塊化的無線節(jié)點及中心站設計25-33
• 3.1 硬件電路設計25-30
• 3.1.1 電源模塊設計25-26
• 3.1.2 AD模塊設計26-28
• 3.1.3 脈沖編碼模塊設計28-29
• 3.1.4 微處理模塊設計29
• 3.1.5 通信模塊設計29-30
• 3.2 硬件版圖及實物30-32
• 3.2.1 PCB版圖設計及封裝30-32
• 3.2.2 無線中心站32
• 3.2.3 無線節(jié)點32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 系統(tǒng)軟件設計33-44
• 4.1 功能規(guī)劃33
• 4.2 軟件實現(xiàn)33-43
• 4.2.1 無線通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)包格式34-35
• 4.2.2 中心站-節(jié)點MCU控制35-38
• 4.2.3 CPLD測頻及編碼38-41
• 4.2.4 上位機41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 系統(tǒng)實驗及結(jié)果分析44-56
• 5.1 實驗室測試驗證44-48
• 5.1.1 AD調(diào)試與標定45
• 5.1.2 脈沖調(diào)試與標定45-46
• 5.1.3 編碼調(diào)試與標定46-48
• 5.2 工程現(xiàn)場應用48-53
• 5.2.1 工程AD信號測試50-51
• 5.2.2 工程脈沖信號測試51-52
• 5.2.3 工程編碼信號測試52-53
• 5.3 系統(tǒng)功能總結(jié)53-55
• 5.3.1 系統(tǒng)功能指標53-54
• 5.3.2 創(chuàng)新點及應用前景分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陸黃生;;綜合錄井在鉆井工程中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J];石油鉆探技術;2011年04期

2 陳曉榮;陳淑芬;楊甫勤;;增量式編碼器的相位編碼細分研究[J];儀器儀表學報;2007年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 方效林;無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集若干問題的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉會靜;基于能量約束的無線傳感器網(wǎng)絡分層路由協(xié)議的研究[D];武漢理工大學;2009年

  本文關鍵詞：石油鉆井設備檢測的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：307744