摘要：針時當代油田井口數據采集困難以及現場監測工作困難的現狀，應用ZigBee技術設計了一個無線傳感器網絡系統來實現對油田數據的采集，以及對油田實時監控管理。其中無線傳感器選用JN5139芯片作為主控芯片來設計網絡中的協調器與終端節點，并且編寫了芯片相應的控制程序。經過網絡節點測試，系統滿足靈敏度設計要求。
關鍵詞：ZigBee；數據采集；實時監控；JN5139

據了解，一個油田的生產組織結構非常復雜，一個油田的采油場由多口油井以及其他分散設施組成。鑒于油井數量眾多，而且分布的范圍也由幾十平方公里擴展到上百平方公里，交通條件往往十分惡劣，而且自然環境也十分惡劣，晝夜溫差極大，直接導致對井口數據采集以及對現場監測的工作難度增加。后來隨著技術的發展，出現了應用GPRS，GSM，藍牙(Bluetooth)技術來采集這些數據的方法，但是經過一些油田的使用發現也存在一些問題。例如這些設備造價昂貴，維護和運營費用高。針對此種情況，本文采用了ZigBee技術來設計了一個無線傳感器網絡系統來實現油田數據的采集以及監控管理。

1 網絡系統架構、通信協議和節點布置
油井無線數據采集的網絡架構圖如圖1所示。

1．1 網絡系統架構
1)單個油井的無線傳感器網絡 這一小的無線網絡主要由布置在油井各位置的無線傳感器組成，主要采集油井的脈沖、載荷、出油口的溫度和壓力。無線傳感器由相應的傳感器結合ZigBee模塊開發，無線通訊距離小于100 m，傳感器和油井的數據采集控制器之間互相組成了ZigBee網絡。全部的數據最終集中到數據采集器中進行處理和計算，然后數據將通過另一無線網絡上傳。
2)油井間的無線網絡 這一網絡由油井間的數據集中控制器組成，數據集中控制器在系統中充當了網關的功能，將單個油井的數據進行整理后再通過油井間的無線網絡上傳到監控中心。數據集中控制器采用短距離的無線模塊(通訊距離小于100 m)結合大功率無線模塊(通訊距離小于1 000 m)開發，實現了傳感器數據的跨網段傳輸。
3)監控中心 監控中心采用相應的PC服務器和數據庫系統對數據進行分析和存儲。管理人員可以隨時了解各油井的工作情況和產量。
1．2 通信協議
IEEE 802．15．4規定ZigBee協議的幀結構由數據模式、目標地址、數據長度、數據信息與校驗和5部分構成，其格式如圖2所示。

“數據模式”、“目的地址”、“數據長度”各占用一個字節。其中，“目的地址”表示此幀要發送的目的位置，即網絡節點號；“數據長度”表示該幀中數據信息的長度；“數據信息”表示要傳送的命令或有效數據，它所占用的字節數由所發送的數據長度決定；“校驗和”也占用一個字節。