趙樹有

（中國石化管道儲運(yùn)分公司南京輸油處，江蘇 南京 210046）

摘要：原油儲罐監(jiān)測是保障原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾胧２捎脽o線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：原油儲罐；管道運(yùn)輸；遠(yuǎn)程監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）29-6846-02

原油儲罐是原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其安全性關(guān)系到管道運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)、測量、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)原油儲罐的遠(yuǎn)程監(jiān)測成為可能，可以實(shí)現(xiàn)對儲罐液位、溫度以及環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測。傳統(tǒng)的工業(yè)參數(shù)采集系統(tǒng)多采用有線方式，存在敷設(shè)困難、易受損、維護(hù)量大等問題。該文采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的測量儀表，設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)組成。系統(tǒng)通過在儲罐內(nèi)布置液位、溫度等傳感器節(jié)點(diǎn)，獲得儲罐內(nèi)原油液位、溫度等參數(shù)。采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，再由RS485總線傳送至上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)為設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)，必須能精確感知液位、溫度等參數(shù)，終端節(jié)點(diǎn)是遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。匯集節(jié)點(diǎn)將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器將采集數(shù)據(jù)通過RS485總線發(fā)送至上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，并能夠能夠直接開啟和關(guān)閉整個無線網(wǎng)絡(luò)，

上位機(jī)收集到采集數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)分析算法完成數(shù)據(jù)的在線分析，并進(jìn)行實(shí)時顯示，同時將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以備日后查詢。上位機(jī)軟件采用LabVIEW虛擬軟件技術(shù)開發(fā)，編程效率高，界面友好，并可參數(shù)配置。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是指傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)?？紤]到各節(jié)點(diǎn)的功能不同，根據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和匯集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成全功能設(shè)備，將傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為精簡功能設(shè)備。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與匯集節(jié)點(diǎn)由CC2530微處理器的無線收發(fā)器、2.4G天線、復(fù)位按鍵和狀態(tài)指示燈及外設(shè)組成，協(xié)調(diào)器還具備RS485總線接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。傳感器節(jié)點(diǎn)硬件包括CC2530微處理器、傳感器模塊、電源模塊、報(bào)警模塊等組成。

CC2530微處理器為系統(tǒng)硬件核心。CC2530具備C8051系列單片機(jī)的所有功能，能夠訪問SFR、DATA和CORE/XDATA總線存儲器；其集成了射頻模塊，可進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，收發(fā)數(shù)據(jù)時功率較低，提高了系統(tǒng)的使用壽命。

為了滿足系統(tǒng)的低功耗、高穩(wěn)定性要求，電源模塊應(yīng)盡量選用低能耗的器件，并采取高效的電源節(jié)電管理模式。節(jié)點(diǎn)電源選用普通干電池，在系統(tǒng)不進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時，令微控制器進(jìn)入睡眠模式，以降低系統(tǒng)整體功耗。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件

傳感器節(jié)點(diǎn)軟件流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動后首先進(jìn)行硬件和協(xié)議棧的初始化，然后發(fā)送入網(wǎng)信號，如果成功加入則運(yùn)行協(xié)議找執(zhí)行數(shù)據(jù)采集及處理任務(wù)，如果采集的數(shù)據(jù)正常則將其發(fā)送到匯集節(jié)點(diǎn)，否則發(fā)出報(bào)警。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以CC2530無線模塊為核心對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及發(fā)送，采用LabVIEW軟件開發(fā)了一套上位機(jī)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。該系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證了其良好的數(shù)據(jù)采集能力和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉錦華.油罐群遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[2] 李劍，姚金杰.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（10） .

[3] 林金存.油庫遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

[4] 孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.endprint

（中國石化管道儲運(yùn)分公司南京輸油處，江蘇 南京 210046）

摘要：原油儲罐監(jiān)測是保障原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾胧?。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：原油儲罐；管道運(yùn)輸；遠(yuǎn)程監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）29-6846-02

原油儲罐是原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其安全性關(guān)系到管道運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)、測量、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)原油儲罐的遠(yuǎn)程監(jiān)測成為可能，可以實(shí)現(xiàn)對儲罐液位、溫度以及環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測。傳統(tǒng)的工業(yè)參數(shù)采集系統(tǒng)多采用有線方式，存在敷設(shè)困難、易受損、維護(hù)量大等問題。該文采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的測量儀表，設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)組成。系統(tǒng)通過在儲罐內(nèi)布置液位、溫度等傳感器節(jié)點(diǎn)，獲得儲罐內(nèi)原油液位、溫度等參數(shù)。采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，再由RS485總線傳送至上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)為設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)，必須能精確感知液位、溫度等參數(shù)，終端節(jié)點(diǎn)是遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。匯集節(jié)點(diǎn)將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器將采集數(shù)據(jù)通過RS485總線發(fā)送至上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，并能夠能夠直接開啟和關(guān)閉整個無線網(wǎng)絡(luò)，

上位機(jī)收集到采集數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)分析算法完成數(shù)據(jù)的在線分析，并進(jìn)行實(shí)時顯示，同時將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以備日后查詢。上位機(jī)軟件采用LabVIEW虛擬軟件技術(shù)開發(fā)，編程效率高，界面友好，并可參數(shù)配置。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是指傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)?？紤]到各節(jié)點(diǎn)的功能不同，根據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和匯集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成全功能設(shè)備，將傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為精簡功能設(shè)備。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與匯集節(jié)點(diǎn)由CC2530微處理器的無線收發(fā)器、2.4G天線、復(fù)位按鍵和狀態(tài)指示燈及外設(shè)組成，協(xié)調(diào)器還具備RS485總線接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。傳感器節(jié)點(diǎn)硬件包括CC2530微處理器、傳感器模塊、電源模塊、報(bào)警模塊等組成。

CC2530微處理器為系統(tǒng)硬件核心。CC2530具備C8051系列單片機(jī)的所有功能，能夠訪問SFR、DATA和CORE/XDATA總線存儲器；其集成了射頻模塊，可進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，收發(fā)數(shù)據(jù)時功率較低，提高了系統(tǒng)的使用壽命。

為了滿足系統(tǒng)的低功耗、高穩(wěn)定性要求，電源模塊應(yīng)盡量選用低能耗的器件，并采取高效的電源節(jié)電管理模式。節(jié)點(diǎn)電源選用普通干電池，在系統(tǒng)不進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時，令微控制器進(jìn)入睡眠模式，以降低系統(tǒng)整體功耗。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件

傳感器節(jié)點(diǎn)軟件流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動后首先進(jìn)行硬件和協(xié)議棧的初始化，然后發(fā)送入網(wǎng)信號，如果成功加入則運(yùn)行協(xié)議找執(zhí)行數(shù)據(jù)采集及處理任務(wù)，如果采集的數(shù)據(jù)正常則將其發(fā)送到匯集節(jié)點(diǎn)，否則發(fā)出報(bào)警。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以CC2530無線模塊為核心對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及發(fā)送，采用LabVIEW軟件開發(fā)了一套上位機(jī)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。該系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證了其良好的數(shù)據(jù)采集能力和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉錦華.油罐群遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[2] 李劍，姚金杰.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（10） .

[3] 林金存.油庫遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

[4] 孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.endprint

（中國石化管道儲運(yùn)分公司南京輸油處，江蘇 南京 210046）

摘要：原油儲罐監(jiān)測是保障原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾胧?。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：原油儲罐；管道運(yùn)輸；遠(yuǎn)程監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）29-6846-02

原油儲罐是原油管道運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其安全性關(guān)系到管道運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)、測量、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)原油儲罐的遠(yuǎn)程監(jiān)測成為可能，可以實(shí)現(xiàn)對儲罐液位、溫度以及環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測。傳統(tǒng)的工業(yè)參數(shù)采集系統(tǒng)多采用有線方式，存在敷設(shè)困難、易受損、維護(hù)量大等問題。該文采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的測量儀表，設(shè)計(jì)了一種原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)組成。系統(tǒng)通過在儲罐內(nèi)布置液位、溫度等傳感器節(jié)點(diǎn)，獲得儲罐內(nèi)原油液位、溫度等參數(shù)。采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匯集節(jié)點(diǎn)，再由RS485總線傳送至上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)為設(shè)備終端節(jié)點(diǎn)，必須能精確感知液位、溫度等參數(shù)，終端節(jié)點(diǎn)是遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。匯集節(jié)點(diǎn)將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器將采集數(shù)據(jù)通過RS485總線發(fā)送至上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，并能夠能夠直接開啟和關(guān)閉整個無線網(wǎng)絡(luò)，

上位機(jī)收集到采集數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)分析算法完成數(shù)據(jù)的在線分析，并進(jìn)行實(shí)時顯示，同時將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以備日后查詢。上位機(jī)軟件采用LabVIEW虛擬軟件技術(shù)開發(fā)，編程效率高，界面友好，并可參數(shù)配置。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是指傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)?？紤]到各節(jié)點(diǎn)的功能不同，根據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和匯集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成全功能設(shè)備，將傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為精簡功能設(shè)備。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與匯集節(jié)點(diǎn)由CC2530微處理器的無線收發(fā)器、2.4G天線、復(fù)位按鍵和狀態(tài)指示燈及外設(shè)組成，協(xié)調(diào)器還具備RS485總線接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。傳感器節(jié)點(diǎn)硬件包括CC2530微處理器、傳感器模塊、電源模塊、報(bào)警模塊等組成。

CC2530微處理器為系統(tǒng)硬件核心。CC2530具備C8051系列單片機(jī)的所有功能，能夠訪問SFR、DATA和CORE/XDATA總線存儲器；其集成了射頻模塊，可進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，收發(fā)數(shù)據(jù)時功率較低，提高了系統(tǒng)的使用壽命。

為了滿足系統(tǒng)的低功耗、高穩(wěn)定性要求，電源模塊應(yīng)盡量選用低能耗的器件，并采取高效的電源節(jié)電管理模式。節(jié)點(diǎn)電源選用普通干電池，在系統(tǒng)不進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時，令微控制器進(jìn)入睡眠模式，以降低系統(tǒng)整體功耗。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件

傳感器節(jié)點(diǎn)軟件流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動后首先進(jìn)行硬件和協(xié)議棧的初始化，然后發(fā)送入網(wǎng)信號，如果成功加入則運(yùn)行協(xié)議找執(zhí)行數(shù)據(jù)采集及處理任務(wù)，如果采集的數(shù)據(jù)正常則將其發(fā)送到匯集節(jié)點(diǎn)，否則發(fā)出報(bào)警。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的原油儲罐遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以CC2530無線模塊為核心對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及發(fā)送，采用LabVIEW軟件開發(fā)了一套上位機(jī)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對原油儲罐液位、溫度等參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。該系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試，驗(yàn)證了其良好的數(shù)據(jù)采集能力和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉錦華.油罐群遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[2] 李劍，姚金杰.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（10） .

[3] 林金存.油庫遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

[4] 孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.endprint