基于GPRS的分布式油田原油计量和防盗系统设计论文.doc

基于GPRS的分布式油田原油计量和防盗系统设计毕业论文 目 录 摘 要 I ABSTRACT III 目 录 I 1 绪论 1 1.1 项目背景及研究的目的和意义 1 1.2 项目的国内外研究现状 1 1.3 论文的主要研究内容 2 1.4 论文的组织结构 3 2 需求分析 5 2.1 系统要解决的问题 5 2.1.1 远程监测终端的要求 5 2.1.2 计算机监控中心的要求 5 2.2 远程监测终端功能分析 6 2.3 计算机监控中心软件功能分析 6 2.4 系统技术参数 7 2.4.1 运行环境 7 2.4.2 测量参数及要求 7 2.4.3 无线通信范围 7 3 总体设计方案 8 3.1 设计原则 8 3.2 系统方案 8 3.2.1 远程监测终端的结构 9 3.2.2 计算机监控中心的结构 10 3.3 系统方案的可行性 10 3.4 系统开发涉及的相关内容 12 3.4.1 GPRS网络 12 3.4.2 GPRS模块选型 16 3.4.3 M23A GSM/GPRS模块 16 3.4.4 AT指令集 18 3.4.5 远程监测终端的外设备选型 19 3.4.6 远程监测终端的微控制器 24 3.4.7 开发工具 27 4 远程监测终端的硬件电路设计 29 4.1 系统电源设计 30 4.2 数据采集模块的电路设计 31 4.2.1 微控制器外围电路 31 4.2.2 实时时钟电路 34 4.2.3 数据采集模块的供电电路 34 4.2.4 数据采集模块的串行通信电路 35 4.2.5 模拟信号采集电路 36 4.2.6 开关量输入处理电路 37 4.6.7 开关量输出处理电路 38 4.2.7 LED及蜂鸣器电路 38 4.2.8 SD卡接口电路 39 4.3 GPRS通信猫的电路设计 41 4.3.1 M23A模块供电电路 41 4.3.2 M23A模块启动电路 41 4.3.3 M23A模块通信接口电路 42 4.3.4 SIM卡接口电路 43 4.4 键盘与显示模块的电路设计 44 5 远程监测终端的软件设计 47 5.1 软件设计方法 47 5.1.1 有限状态机 48 5.1.2 事件驱动的程序设计方法 49 5.2 远程监测终端底层驱动程序设计 52 5.2.1 STM32固件库 52 5.2.2 系统时钟节拍驱动程序 54 5.2.3 串口底层驱动程序 55 5.2.4 M23A GPRS通信驱动程序 57 5.2.5 图像采集驱动程序 63 5.2.6 开关量采集驱动程序 64 5.2.7 模拟量采集驱动程序 65 5.2.8 SD卡驱动程序 66 5.2.9 键盘与显示驱动程序 68 5.3 远程监测终端应用层程序设计 71 6 计算机监控中心的软件开发 75 6.1 数据库的选择 76 6.2 功能模块的设计 77 6.2.1 用户管理模块 77 6.2.2 系统查询模块 79 7 结论 81 致 谢 82 参考文献 83 附录A：数据采集板原理图1-1 86 附录B：数据采集板原理图1-2 87 附录C：GPRS通信猫原理图 88 附录D：键盘显示板原理图 89 攻读学位期间发表的论文目录 90 攻读学位期间参与的项目 90 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 91 1 绪论 1.1 背景及研究的目的和意义 针对分布式油田原油计量和防盗存在的问题，本提出了油田的原油计量和防盗的自动化监控管理方案。该方案运用GPRS无线技术作为通信媒介，利用自动化监测技术，实现对分布式油田的原油计量和防盗的远程监控，节省人力物力，降低劳动成本，改善工人工作条件，提高生产效率与管理水平。 1.2 的国内外研究现状 [10]。华北油田安装数字视频监控系统，以视频替代了操作人员的巡视[11]。李华工程师在长庆油田采用瞬态负压波法，实现长输管道的泄漏定位，并实时反馈给控制中心[12]。孔令波工程师在胜利油田应用流量预警器，开发了单井防盗报警系统[13]。 纵览国内外关于油田原油计量和防盗的研究现状及发展趋势，为油田原油计量与防盗远程监控方面的研究奠定了扎实的基础。但在迅速发展的同时还应当看到对于集中式储油的管线运输防盗与计量问题研究的相对较多，而对分布式井场原油计量与防盗和现场设备防盗的研究相对较少。 1.3 论文的主要研究内容 分布式油田原油计量与防盗系统是要实现在生产管理控制中心，对分散在各局部地域储油罐的实时监控，随时掌握各油罐的储油量及总体储油量，同时若有原油被盗时现场报警，拍摄现场照片，以为日后办案提供证据的功能。整个系统旨在提高管理水平，为管理者提供科学准确的决策依据，主要的研究内容有： （1）储油罐液面的探测 储油罐内部液面的变化直接反映着原油的储量和正常、异常放油的情况，对原油液面探测是系统实