【正文】 在工業(yè)界已經(jīng)成為一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，非 Hayes 公司的 MODEM 產(chǎn)品也都支持 AT 指令集。 表 32 M23A 模塊引腳功能 Tab32 M23A module pins’ function 接口名稱 引腳數(shù)量 功能說明 UART/RS232 6 RS232 傳輸接口 UART2 2 內(nèi)部 軟件調(diào)試 BU 1 蜂鳴器 驅(qū)動(dòng)引腳 GPIO 6 常規(guī)用途 I/O Power On 1 啟動(dòng)引腳 LED Driver 1 二極 管驅(qū)動(dòng) 引腳 SIM 4 SIM 卡接口 VBATRF 3 電 源 輸入 VBATBB 1 電池輸入 Audio 7 音頻信號(hào)接 口 Keypad Interrupt 1 鍵盤中斷 BGND 10 地 ANT 1 天線 M23A GSM/GPRS 模塊支持外部 SIM 卡，可以直接和 的 SIM 連接，模塊能自動(dòng)檢測(cè)和適應(yīng) SIM 卡類型。 M23A GSM/GPRS 模塊 主要的性能指標(biāo)如下： ? 外形尺寸 40，重量 13 克； ? GPRS Class 8 多時(shí)隙功能， Class B 操作模式； ? 支持 EGSM900/DCS1800/PCS1900 三個(gè)頻段； ? 支持 3V SIM 卡接口； ? 在 GPRS 數(shù)據(jù)通信模式下消耗電流最大 280mA； ? 電源電壓范圍 ： 直流 到 ； ? 工作溫度： 20 攝氏度到 60 攝氏度； M23A GSM/GPRS 模塊共有 44 個(gè)引腳，通過一個(gè)插槽引出。 （ 2） 內(nèi)置 TCP/IP 協(xié)議 棧的 GPRS 模塊 這 一類 模塊是 在通用 GPRS 模塊基礎(chǔ)上內(nèi)置 TCP/IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，用戶一般只需要調(diào)用相應(yīng)的 AT 命令對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，模塊自身就會(huì)完成 GPRS 網(wǎng)絡(luò)和Inter 的互連，然后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，開發(fā)過程比較簡(jiǎn)單。 （ 1） 通用的 GPRS 模塊 這一 類模塊的特點(diǎn)是只支持 GPRS 短信 的 收發(fā)模式，本身不具備 TCP/IP協(xié)議處理功能。 GPRS 模塊選型 GPRS 技術(shù)把 Inter 的通訊方式引入到了無線通信領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的互連。在這種方式下，與數(shù)據(jù)中心相連的 GPRS 通信 終端 要設(shè)置為 服務(wù)器 模式，遠(yuǎn)程的 GPRS數(shù)據(jù)采集終端 要配置為 客戶機(jī) 模式。使用該方案的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的穩(wěn)定性，并且速度上較普通 ADSL 更快些 ， 缺點(diǎn)是費(fèi)用稍高，具體情況請(qǐng)咨詢當(dāng)?shù)氐木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)商。 （ 3） GPRS 的幾種組網(wǎng)方式 [ 25] 利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸， 數(shù)據(jù)鏈路的建立是 關(guān)鍵，數(shù)據(jù)鏈路建立的方式 如圖 36， 主要有：數(shù)據(jù)中心通過 ADSL 撥號(hào)上網(wǎng) 、 數(shù)據(jù)中心申請(qǐng)固定的公網(wǎng) IP、 數(shù)據(jù)中心使用專線方式連接至移動(dòng)網(wǎng)關(guān) 、 數(shù)據(jù)中心 通過 VPN 隧道連接 和 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 幾種方式。網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn) GGSN 支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于 IP的 GPRS 骨干網(wǎng)和 GPRS 服務(wù)支持節(jié)點(diǎn) SGSN 連通。有了 GPRS，用戶的呼叫建立時(shí)間大大縮短，幾乎可以做到 “ 永遠(yuǎn)在線 ” 。 （ 2） GPRS 概述 GPRS 是通用無線分組業(yè)務(wù) General Packet Radio System 的縮寫， 是在現(xiàn)有 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù) [ 21]，是 GSM 網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)過程中的過渡技術(shù)。 系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機(jī)制，資料可以在公網(wǎng)上安全地傳輸 。系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)功 能 ，在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無需人工干預(yù) 。 ? 通信鏈路由運(yùn)營(yíng)商維護(hù) 。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最大可以高達(dá) 170Kbps，速度的高低取決與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的設(shè)置。 即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送，終端還一直與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。 3） 基于 GSM 短消息的數(shù)據(jù)傳輸。 2） 無線數(shù)傳電臺(tái)。 目前 常用 有線和無線 的通 信 方式 主要 有： 電話線撥號(hào) 、無線數(shù)傳電臺(tái)、基于 GSM 短消息的數(shù)據(jù)傳輸、基于 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞健? 綜上所述， 整個(gè) 系統(tǒng) 方案 能夠滿足分布式油田對(duì)原油計(jì)量和防盜的要求，具有 良好的可行性。殼體采用質(zhì)地堅(jiān)固且聲學(xué)特性好的合成材料，其外形精巧美觀，防水、防塵，可適應(yīng)大多數(shù)工況現(xiàn)場(chǎng)。 在 油位 計(jì)量方面，近年來由于光纖 和 超聲波等高新技術(shù)不斷的涌現(xiàn)， 油位監(jiān)測(cè)已進(jìn)入多功能、高精度的新階段。監(jiān)控中心通過固定的 IP 地址接入 Inter 網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)上接收 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端傳輸來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。傳感器 輸出 信號(hào)先經(jīng)過調(diào)理電路 ，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào) ， 微處理器 對(duì)處理后 的 數(shù)據(jù) 進(jìn)行 本地 存儲(chǔ) 和 顯示 ，并將這些數(shù)據(jù)通過GPRS 模塊發(fā)送至監(jiān)控中心。由于采油現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)油罐數(shù)量眾多，各個(gè)井場(chǎng)分布也很分散，整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)用 GPRS無線通信 網(wǎng)絡(luò) ，將計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心和各個(gè) 遠(yuǎn)程 監(jiān)控終端聯(lián)系起來。 系統(tǒng)方案 分布式油田 原油計(jì)量和防盜 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將安裝在井場(chǎng)儲(chǔ)油罐上的各種傳感器采集數(shù)據(jù)（ 油位 、閥門狀態(tài)、報(bào)警器狀態(tài)）利用 GPRS 無線 通信平臺(tái)傳輸至 計(jì)算機(jī) 監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的管理人員利用計(jì)算機(jī)分析、匯總， 實(shí)時(shí)掌握采油現(xiàn)場(chǎng)的儲(chǔ)油量，輔助于管理者決策 。 （ 3） 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 模塊化結(jié)構(gòu)的硬件產(chǎn)品使系統(tǒng)配置靈活，緊湊簡(jiǎn)便，易于升級(jí) 和 維護(hù)。 根據(jù)分布式油田現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況， 本系統(tǒng)中 按下列原則進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)： （ 1）可靠性原則 可靠性是整個(gè)系統(tǒng)的基本要求，在使用中要求系統(tǒng)具有抗惡劣工作環(huán)境的能力，無故障工作時(shí)間長(zhǎng)。 （ 2） 外部 開關(guān)量 電平輸入 ： 高電平 16V~24V，低電平 0V~8V。 （ 2） 溫濕度變化范圍大。 （ 5）打印功能。 （ 3）顯示功能。 計(jì)算機(jī) 監(jiān)控中心軟件功能分析 根據(jù)項(xiàng)目需求 ， 計(jì)算機(jī) 監(jiān)測(cè) 中心軟件 應(yīng)具備通信 、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及數(shù)據(jù)處理、各種顯示、報(bào)表打印和參數(shù)設(shè)置等功能， 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心 軟件的功能分述如下： （ 1）通信功能。 當(dāng)有交流電源時(shí)系統(tǒng)使用交流電源為系統(tǒng)供電，并給蓄電池充電。 （ 3） 具有 通信功能。 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端功能分析 分析 整個(gè) 項(xiàng)目對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端需求的功能， 總的來說 應(yīng)具備 如下幾點(diǎn)： （ 1） 具有 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)功能。 （ 4） 下達(dá)各種測(cè)控指令 。 （ 9）具備一定的升級(jí)換代 和 擴(kuò)展功能。 （ 5）采用 無線 數(shù)據(jù)傳輸方式 上傳檢測(cè)的各類數(shù)據(jù)。 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端的要求 系統(tǒng) 針對(duì) 分布式 油田的實(shí)際狀況 ，要求監(jiān)測(cè)終端應(yīng)具備以下功能： （ 1） 用非接觸測(cè)量 方法 ，對(duì)油罐內(nèi)的原油進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。集 中后的原油計(jì)量與保管非常標(biāo)準(zhǔn)正規(guī) ， 本 系統(tǒng) 主要 針對(duì)的是 分散過 程的 原油 計(jì)量 與 丟盜油 問題 ， 主要包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容： （ 1） 研發(fā)原油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)。 2 需求分析 充分理解需求信息對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的成功至關(guān)重要，對(duì)需求進(jìn)行詳盡的分析、準(zhǔn)確的描述 可 以縮短開發(fā)周期、降低后期開發(fā)成本，也是設(shè)計(jì)高質(zhì)量、高可靠性系統(tǒng)的首要工作。 第 6 章 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心的軟件開發(fā)。 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端 采用模塊化的 電路設(shè)計(jì) 方法，依據(jù)系統(tǒng)功能自頂向下的把硬件分成了五 個(gè)模 塊，文中對(duì)各個(gè)模塊的電路進(jìn)行了詳細(xì)說明。 第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)。 論 文共分為 7 章，其 組織 結(jié)構(gòu) 如下： 第 1 章 緒論。 同時(shí)還需要研究在無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)偶然出現(xiàn)信號(hào)受阻問題的時(shí)候，如何保障測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，數(shù)據(jù)不丟失。 儲(chǔ) 油罐在野外，風(fēng)沙大，溫差大，環(huán)境惡劣，因此 還必須研究非接觸式 測(cè)量在惡劣環(huán)境下 探測(cè)容積變化的模式 和方法，以及工作的準(zhǔn)確性、可靠性和安全性等問題。 縱覽國(guó)內(nèi)外關(guān)于油田原油計(jì)量和防盜的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為油田原油計(jì)量 與 防盜 遠(yuǎn)程監(jiān)控方面的研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。 大港油田應(yīng)用聲波原理，以管道做信道，大地做回路實(shí)現(xiàn)了原油防盜及陰極保護(hù)參數(shù)自動(dòng)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)對(duì)原油輸送管道及陰極保護(hù)參數(shù)進(jìn)行有效的檢測(cè) [10]。 近年來 國(guó)內(nèi)對(duì)原油計(jì)量的研究主要有： 李昌嶺工程師用流量計(jì) 對(duì)原油進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，用標(biāo)量體積管來完成對(duì)流量 計(jì) 的在線標(biāo)定 [5]；劉曉良工程師采用三相工藝流程對(duì)原油進(jìn)行測(cè)量，用油氣分離器和壓力平衡器對(duì)液位進(jìn)行標(biāo)定 [6]；侯鵬倩工程師應(yīng)用靶式流量計(jì)的原理，對(duì)原油計(jì)量中的密度進(jìn)行了修正，解決了含有泥沙雜質(zhì)的原油計(jì)量問題 [7]。 項(xiàng)目 的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 經(jīng)過多年的發(fā) 展，我國(guó)石油勘探開發(fā)領(lǐng)域技術(shù)水平發(fā)展很快，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益， 而在對(duì) 采油現(xiàn)場(chǎng)的 原油生產(chǎn)自動(dòng)化管理上，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)與國(guó)外 同行還是有一定差距。 以上存在的問題對(duì)油田的管理帶來 很大 影響，并嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)是一個(gè)石油資源不十分豐富的國(guó)家，自 1993 年開始，我國(guó)便超越日本成為僅次于美國(guó)的世界上第二大石油進(jìn)口國(guó) [ 1]， 能源 機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)顯示，為了保持高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)勢(shì)頭，在 2040 年，中國(guó)將有 87％的原油依賴于進(jìn)口 [2]。 關(guān) 鍵 詞 ： GPRS ， 分 布 式 油 田 ， 計(jì) 量 和 防 盜 ， CortexM3 內(nèi)核，STM32F103C6T6 THE SYSTEM DESIGN OF MEASUREMENT AND ANTITHEFT FOR CRUDE OIL OF DISTRIBUTED OILFIELD BASED ON GPRS NETWORKS ABSTRACT To solve problems of crude oil measurement and loss in distributed oilfield, a crude oil measuring and antitheft system is designed based on GPRS wireless work in the paper. In the system, a lot of problems existing in distributed oilfield for a long time can be solved, such as rough measuring method, poor realtime performance and high manmade errors. With the help of alarming system, oiltheft criminals will be reduced. The aim of the whole system is to improve the informatization management level of distributed oilfield. The system contains two parts: remotemonitoring terminal and putermonitoring center. Remotemonitoring terminal collects data of crude oil level in oil tank, valve’s status and images surrounding the oil tank when the burglar alarm equipment is triggered. Finally data are sent and received via GPRS wireless work. Computermonitoring center achieves logging on Inter website through fixed IP to plete some functions such as data receiving, saving and analys is, the realtime display of crude oil level in oil tank, current valve’s status and report forms printing. In order to ensure flexible configurations of the whole hardware and make it debug easily and maintenance simply, modularization design method is adopted in hardware design of remotemonitoring terminals. According to system function ， hardware is divided into such five modules as data acquisitions module, GPRS munication module, image acquisition module, keyboard and display and power supply modules. The core of data acquisition module is ARM39。 在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端的軟件開發(fā)中， 借鑒于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行軟件開發(fā) 的層次化設(shè)計(jì) 方法 ， 在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端的軟件設(shè)計(jì)中也采用了層次化的軟件設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu) 。