基于ZigBee的油井无线数据采集系统的设计

文章摘要： “节点信息”字段数据长度为1字节，其是低4位为RFD节点号，高4位为FFD节点号。根据高4位将数据帧发送到对应的RFD，即对应的现场采集点。1. 3 节点布置 在无线传感器网络中，通过飞机布撒或者人工布置等方式，可以将大量的节点放在被测对象的内部或者附近。这些节点采用自组织的方式构成无线网络，之间相互协作，实时地感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳中继方式将数据传给汇聚节点，最后由汇聚节点将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心。反之，远程管理中心也可以对网络节点进行实时操控。2 ZigBee技术 ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无

基于ZigBee的油井无线数据采集系统的设计,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

    “节点信息”字段数据长度为1字节，其是低4位为RFD节点号，高4位为FFD节点号。根据高4位将数据帧发送到对应的RFD，即对应的现场采集点。
1. 3 节点布置
    在无线传感器网络中，通过飞机布撒或者人工布置等方式，可以将大量的节点放在被测对象的内部或者附近。这些节点采用自组织的方式构成无线网络，之间相互协作，实时地感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳中继方式将数据传给汇聚节点，最后由汇聚节点将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心。反之，远程管理中心也可以对网络节点进行实时操控。

2 ZigBee技术
    ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。最后，这些数据可以进入计算机，用于分析或者被另外一种无线技术收集。使
用世界最新射频技术和集成技术来生产迄今为止真正的低成本、低功耗、袖珍体积(名片大小)、高可靠性的扩频无线数传电台：使用世界最新的无线互联网络技术，来实现所有数传电台之间不需中继站的互联网式通信。

3 传感器节点设计
    在无线传感器节点各单元中，核心单元为处理器单元及射频单元。处理器单元决定节点的数据处理能力，路由算法的运行速度以及无线传感器网络形式的复杂程度，因此不同处理器的选用也在一定程度上影响了节点的整体能耗和节点的工作寿命。射频单元的选择直接影响无线通信使用的频段、节点间数据通信的收发速率以及节点的通信距离等。
    本系统选用目前较为广泛的JENNIC公司的JN5139作为主控芯片，以此设计出网络中的协调器与终端节点。
    JN5139是低功耗低成本适合于IEEE 802．15．4和ZigBee应用的无线微控制器。在单芯片内集成了用于无线传感器网络的收发器和微控制器；成本敏感的ROM／RAM架构，满足了批量应用的需要；元件数量少和成本低，从而实现了低系统BOM；硬件MAC可以保证实现低功耗和低处理器开销；大量用户外设；与JN5121引脚兼容，从而轻松实现了移植。它的内部结构图如图4所示。

www.88dzw.com
    数据采集节点硬件一般包括传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块。JN5139将处理器模块和无线通信模块整合在一起，所以只需要将传感器模块与电源模块与之相连即可，如图5所示。

    鉴于无线传感器节点是在户外工作，更换电池不太容易，且减小节点体积，所以采用可充电锂离子钮扣电池供电。一些传感器电路的工作电流较强，因此应该采用突发式工作的方式，即在需要采集数据时才打开传感电路工作，从而降低能耗。由于一般的传感器都不具备休眠模式，因此最方便的办法是控制传感器的电源开关，实现对传感器的状态控制。对于仅需要小电池驱动的传感器，可以考虑直接采用MCU的I／O端口作为供电电源，这种控制方式简单而灵活； 对于需要大电流驱动的传感器，宜采用漏电流较小的开关场效应管控制传感器的供电。

4 软件设计
    整个无线通信程序包括系统初始化、数据发送和接收3个部分。发射过程由软件写数据到TX／RX帧缓存器，这些数据和某些参数例如目的地地址和容许重测次数一起被传送，对协议定时器进行编程来标明发送数据帧时刻。这个时刻由被跟踪协议高层的软件所决定，一旦信息包被准备好和协议定时设定好，管控方将控制其传输。当信息按照预定时刻到达，管控方控制无线电和调制解调器时序来执行需求传输类型。它可以按照IEEE 802．15．4标准要求在没有处理器介入(包括要求重新测试和随机backoffs)执行全部的工作步骤。

上一页  [1] [2] [3]  下一页