【正文】 數(shù)據(jù)采集模塊的電路設(shè)計 .................................................................... 31 微控制器外圍電路 ..................................................................... 31 實(shí)時時鐘電路 ............................................................................. 34 數(shù)據(jù)采集模塊的供電電路 .......................................................... 34 數(shù)據(jù)采集模塊的串行通信電路 .................................................. 35 模擬信號采集電路 ..................................................................... 36 開關(guān)量輸入處理電路 ................................................................. 37 開關(guān)量輸出處理電路 ................................................................. 38 LED 及蜂鳴器電路 ..................................................................... 38 SD 卡接口電路 ............................................................................ 39 GPRS 通信貓的電路設(shè)計 ..................................................................... 41 M23A 模塊 供電電路 ................................................................... 41 M23A 模塊 啟動電路 ................................................................... 41 M23A 模塊 通信接口電路 ............................................................ 42 SIM 卡 接口電路 .......................................................................... 43 鍵盤與顯示模塊的電路設(shè)計 ................................................................ 44 5 遠(yuǎn)程監(jiān)測終端的軟件設(shè)計 ............................................................................. 47 軟件設(shè)計方法 ...................................................................................... 47 有限狀態(tài)機(jī) ................................................................................ 48 事件驅(qū)動的程序設(shè)計方法 .......................................................... 49 遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端底層驅(qū)動程序設(shè)計 ........................................................ 52 STM32 固件庫 ............................................................................. 52 系統(tǒng)時鐘節(jié)拍驅(qū)動程序 .............................................................. 54 串口底層驅(qū)動程序 ..................................................................... 55 M23A GPRS 通信驅(qū)動程序 ......................................................... 57 圖像采集驅(qū)動程序 ..................................................................... 63 開關(guān)量采集驅(qū)動程序 ................................................................. 64 模擬量采集驅(qū)動程序 ................................................................. 65 SD 卡驅(qū)動程序 ............................................................................ 66 鍵盤與顯示驅(qū)動程序 ................................................................. 68 基于 GPRS 的分布式油田原油計量和防盜系統(tǒng)設(shè)計 III 遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端應(yīng)用層程序設(shè)計 .............................................................71 6 計算機(jī) 監(jiān)控中心的軟件開發(fā) ..........................................................................75 數(shù)據(jù)庫的選擇 .......................................................................................76 功能模塊的設(shè)計 ...................................................................................77 用戶管理模塊 .............................................................................77 系統(tǒng)查詢模塊 .............................................................................79 7 結(jié)論 ...............................................................................................................81 致 謝 .................................................................................................................82 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................83 附錄 A：數(shù)據(jù)采集板原理圖 11 ........................................................................86 附錄 B：數(shù)據(jù)采集板原理圖 12 ........................................................................87 附錄 C： GPRS 通信貓原理圖 ..............................................................................88 附錄 D：鍵盤顯示板原理圖 ...............................................................................89 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄 ..........................................................................90 攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目 .................................................................................90 原創(chuàng)性聲明及關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 ...................................................91 基于 GPRS 的分布式油田原油計量和防盜系統(tǒng)設(shè)計 1 1 緒論 項(xiàng)目 背景及研究的目的和意義 能源問題是一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，它嚴(yán)重影響著工業(yè) 化進(jìn)程的步伐。 數(shù)據(jù)采集模塊以 ARM 公司最新的 CortexM3 內(nèi)核處理器STM32F103C6T6 為核心， 負(fù)責(zé)監(jiān)測終端總體控制功能； GPRS 通信模塊 由 BenQ 公司的 M23A GSM/GPRS 模塊及相關(guān)外圍電路組成，負(fù)責(zé) 數(shù)據(jù) 的 發(fā)送和接收 ；圖像采集模塊負(fù)責(zé) 將視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ； 鍵盤與 顯示模塊 負(fù)責(zé)終端的顯示和操作 ；供電模塊負(fù)責(zé)對整個監(jiān)測終端設(shè)備提供工作電源。系統(tǒng)通過 對 原油的實(shí)時計量，解決長期以來 分布式 油田存在的計量方式簡陋，實(shí)時性差，人為誤差大的問題；通過 盜油報警系統(tǒng)， 打擊盜油犯罪分子， 減少或杜絕偷盜油 現(xiàn)象 。 總的來說， 整個監(jiān)測終端軟件 采用的是先軟件分層， 再 結(jié)合有限狀態(tài)機(jī)、利用事件驅(qū)動的方法來設(shè)計的 。 我國相當(dāng)一部分油田的井場屬于 分布式布局， 分布式 布局 指的是油井?dāng)?shù)量多且分布比較零散，各個井場之間相隔幾十甚至上百公里，分散布局在各個山頭或溝壑， 每個井場由 3~10 口井組成，每口油井獨(dú)立對應(yīng)一個標(biāo)準(zhǔn)儲油罐 。國外的油田大多采用數(shù)字化信息技術(shù)對油田 進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控， 國內(nèi)目前只有少數(shù)大型、集中分布的油田能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制 ， 多數(shù)的分布式油田工作狀況的管理基本上還是依靠人工的方法測控，大量參數(shù)需要報交技術(shù)人員進(jìn)行分析判斷 再 得出相應(yīng)結(jié)論。華北油田安裝數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以視頻替代了操作人員的巡視 [11]。 （ 2）數(shù)據(jù)采集 通過傳感器將液位變化的物理量和 儲 油罐閥門開啟位置的變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 對 數(shù)據(jù) 實(shí)時采集、 整理 和 前期運(yùn)算處理 ，為 數(shù)據(jù)顯示和 傳輸 做好準(zhǔn)備 。主要介紹 項(xiàng)目 背景及研究目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后給出了本 文的 主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu) 。 第 5 章 遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端的軟件設(shè)計。 本章通過對 分布式油田的原油計量和防盜需求上進(jìn)行分析， 以 明確開發(fā) 目標(biāo)， 滿足 油田管理自動化 應(yīng)用需求 。 （ 2） 對油罐閥門的開關(guān)及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 計算機(jī) 監(jiān)控中心 的要 求 計算機(jī) 監(jiān)控中心 要求 實(shí)現(xiàn) 以下功能 ： 基于 GPRS 的分布式油田原油計量和防盜系統(tǒng)設(shè) 6 （ 1） 顯示遠(yuǎn)程現(xiàn)場 監(jiān)測終端 的測 量 信息 。 遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端的基本功能是 實(shí)時 監(jiān)測存油罐中 油位 高度、油罐閥門狀態(tài)、報警器狀態(tài)，當(dāng) 報警器被觸發(fā) 時，采集現(xiàn)場的圖片數(shù)據(jù)，以為 辦 案 提供 第一手資料 。當(dāng)交流供電丟失時，系統(tǒng)能夠自動切換到由蓄電池為系統(tǒng)供電，并保證系統(tǒng)在電池供電的情況下可以持續(xù)工作一定的時間。全部數(shù)據(jù)列表、分組數(shù)據(jù)列表、單點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)列表（年、月、 日）顯示、故障列表顯示等功能。 （ 3） 各種電磁干擾。具體包括硬件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計，軟件的抗干擾和可靠性設(shè)計、系統(tǒng)故障的自保護(hù)、自檢、自診斷設(shè)計、元器件與參數(shù)合理選擇等幾個方面。另 外 還有原油 被盜 時現(xiàn)場報警， 遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端 拍攝 現(xiàn)場 照片 ，照片 數(shù)據(jù)分本地和 計算機(jī) 監(jiān)控中心兩地保存，為日后辦案提供證據(jù) 的功能 。遠(yuǎn)程 監(jiān)測終端的供電分為三部分：系統(tǒng)板供電，傳感器供電和 GPRS 通信模塊供電。 根據(jù)所選液位敏感元件的不同， 液 位 測量的方法主要分為 接觸式 測量和 非接觸式 測量方法 [14]， 如圖 34 所 示。通過對油田現(xiàn)場儲油罐 油位 的實(shí)時監(jiān)控，可以 杜絕 由人工計量造成的 錯報漏報等現(xiàn)象 ，實(shí)現(xiàn)計量站無人值守、減員增效，提高油田管理自動 化水平 ； 通過系統(tǒng)中的防盜報警措施，可以 減少或杜絕偷盜油現(xiàn)象，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。無線數(shù)傳電臺屬于專用網(wǎng)絡(luò)，利用無線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋二、三十公里范圍內(nèi)。 ? 采用數(shù)據(jù)流量計費(fèi) 。 由于采用中國移動的 GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此鏈路維護(hù)也由中國移動負(fù)責(zé)，免除通信鏈路維護(hù)的