太阳能供电的无线录井系统研究

【摘要】：目前，录井工程中数据采集传输采用现场总线的方式，供电方式采用市电或者柴油机发电，工程中布线工作繁重，系统扩展性差，维护困难。无线录井系统具有可移动，易于扩展，易于安装和拆卸等优点。研究和开发无线录井系统对录井设备的升级改造和录井技术的进步有重要意义。 本文首先对无线化录井方案设计过程中需要面临的主要问题进行分析，确定系统设计工作重点。通过对常用的无线通信技术进行分析比较，选择采用ZigBee技术完成录井数据的无线传输。通过对常用自供电技术的分析比较，选择采用太阳能发电的方式为系统供电。 其次，采用模块化的设计思想，从降低系统功耗、实现无线化能量供给、建立稳定可靠的无线网络三个方面着手，进行无线化录井系统设计。针对录井传感器的特点设计低功耗的数据采集模块，完成模拟类传感器、泵冲传感器以及绞车传感器的数据采集。采用CC2530网络单片机为核心设计ZigBee无线传感器网络节点，并基于Z-Stack协议栈进行无线网络软件部分设计。太阳能供电部分从太阳能电池特点入手，将供电部分分为若干子模块进行设计，重点分析了电池温度保护、太阳能电池最大功率点跟踪、输出电压变换以及蓄电池状态监测各部分电路结构以及重要元件的参数计算。 最后，对系统网络功能，节点功耗等进行了实验测试，结果表明，系统功能基本满足无线录井需求，具有一定的应用前景。 【关键词】：录井 太阳能供电 数据采集 ZigBee CC2530
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE928
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 录井数据采集及传输技术现状11-14
• 1.2.1 录井仪器发展现状11-13
• 1.2.2 录井数据传输技术现状13-14
• 1.3 主要研究内容及目标14
• 1.4 论文结构14-16
• 第2章 系统设计总体方案16-25
• 2.1 录井现场工作特点16
• 2.2 常用短距离无线通信技术研究比较16-18
• 2.2.1 红外通信技术16-17
• 2.2.2 Wi-Fi 技术17
• 2.2.3 蓝牙技术17
• 2.2.4 ZigBee 技术17-18
• 2.3 常用自供电技术研究比较18-22
• 2.3.1 蓄电池供电19-20
• 2.3.2 江南体育在线直播观看 发电20
• 2.3.3 风能发电20
• 2.3.4 振动发电20-21
• 2.3.5 温差发电21
• 2.3.6 无线输电技术21-22
• 2.4 系统设计的原则22-24
• 2.4.1 低功耗设计22-23
• 2.4.2 可靠性设计23
• 2.4.3 抗干扰性设计23
• 2.4.4 其他相关设计23-24
• 2.5 系统方案设计24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 数据采集与传输硬件设计25-34
• 3.1 信号采集部分硬件设计25-31
• 3.1.1 模拟量数据采集电路25-28
• 3.1.2 脉冲量数据采集电路28-29
• 3.1.3 绞车传感器数据采集29-31
• 3.2 通信节点硬件设计31-33
• 3.2.1 无线节点电路设计31-32
• 3.2.2 串口电路的设计32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 太阳能供电系统设计34-44
• 4.1 太阳能发电系统分析34-36
• 4.1.1 江南体育在线直播观看 电池特性34-36
• 4.1.2 太阳能供电系统框架36
• 4.2 太阳能供电系统硬件设计36-43
• 4.2.1 电池板及蓄电池规格选择36-37
• 4.2.2 充电电路设计37-41
• 4.2.3 电压变换电路41-42
• 4.2.4 电池状态监测电路42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 无线传感器网络软件设计44-52
• 5.1 ZigBee 协议栈的体系结构及程序分析44-47
• 5.1.1 ZigBee 协议栈体系结构44-45
• 5.1.2 ZigBee 协议栈程序分析45-47
• 5.2 无线通信软件设计47-51
• 5.2.1 系统网络整体设计思路47
• 5.2.2 终端节点软件设计47-49
• 5.2.3 路由节点软件设计49-50
• 5.2.4 协调器节点软件设计50-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第6章 系统测试52-57
• 6.1 各模块功能测试52-55
• 6.1.1 太阳能充电模块52
• 6.1.2 模拟信号采集模块52-53
• 6.1.3 绞车信号采集模块53-54
• 6.1.4 网络功能测试54-55
• 6.2 节点功耗测试55-56
• 6.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果62-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

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