基于ARM的油井用无线图像传输系统
基于STM32W108的油田无线传感网络设计
模块组成 （ 图 １ 见 ） 。传感模块主要负责监测区域 内
信 息的 采集 ，并 将 各种 传 感器 采 集 的信号 转 变为 数
字信 号 传送 给 处理 器 模块 。处 理器 模 块 负责 控制 整
图 ２ Ｓ Ｍ３ Ｗ１ ８框 图 Ｔ ２ ０
个节 点 的数 据 处理 操 作 、路 由协 议 、功耗 管 理 、任
化 管 理水 平等 具有 重要 的意义 。
图 １ 系 统 硬 件 图
４ ２各功 能模块设计 ．
４ ２ １处理器和无线通信模块设计 ．．
处理 器和 无线 通信 模块 采用 的是 Ｓ ＴＭ３ Ｗ ｌ ８ ２ ０ Ｈ 。
Ｓ ＴＭ３ Ｗ １ ８是 意 法 半 导 体 （ Ｔ） 司 最 新 推 出 ２ ０ Ｓ 公
力 ，并 有 广泛 的 ＡＲＭ 开发 工具 、群 体 支持 ；二 是
在 止 回 阀附近 ，用来 检 测管 道 的温 度 ，压 力参 数并
分析 判 断 出盗油 、管 道泄漏 、停井 等现 象 。 （） 感器 节 点定 时收 集 止 回阀附近 温 度 、压 力 １传 参数 ，通过 传 感器 网络将 检 测到 的 参数 送 至监 控 中 心 ；监 控 中心 模块 负 责数 据 收 集 、整理 与分 析 ，并
ＡＲ Ｍ Ｃ ｒｅ － ｏ ｔｘ Ｍ３微处 理器 、Ｆ ａｈ 闪存 、ＲＡＭ ｌｓ 存储 器 以及基 于 Ｚｇ ｅ ｉ Ｂ ｅ系统 使用 的很 多通 用外设 。 Ｓ ＴＭ３ Ｗ １ ８与 目前其 他 ２ ４ ２ ０ ．ＧＨｚ ｏ Ｓ Ｃ芯 片最 大 的区 别 ／优势 主 要有 三点 ：一 是在 保 持低 功耗 的 基 础 上 ，采用 了 ３ ２位 ＡＲ Ｍ Ｃ ｒｅ －Ｍ３内核 ，有 ｏ ｔｘ 别于 其 他 ８ ６位处 理 器 ，提高 了更 强大 的处 理 能 、１
基于ARM的油气田井口数据实时检测及远程传输系统监控软件设计
２ 本 系统 上位 机监 控软 件 的功能
（ １ ） 串口通信： 通过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２串口借助短波／ 超短波 电台与井
口终端设备进行通信 。它负责通过设定通信规约和协议与现 场 设备进行通信 ，向现场设备发送 指令或数据并获取 现场 设 备所采集的数据 。 （ ２ ） 生产数据 处理 ： 将得到 的原始数据按现场采集点的类 型转换 ， 并通过相应 的计算 公式得到 实际的数据值 ， 即现场油 气体的油压 、 套压 、 流量及井 口温度等参数值 。 （ ３ ） 数据管理：自动计算并记录油井采集数据， 存 入数据 库， 生成数据报表及数据 曲线 、 Ｅ ＸＣ Ｅ Ｌ报表显示并打 印， 实现
２ ０ １ ４年第 ２期
（ 总第 １ ３ ４期）
信 息 通 信
１ ＮＦＯＲＭ ＡＴ Ｉ ＯＮ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ Ｉ ＯＮＳ
２ ０ １ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ １ ３ ４ ）
基于Ａ Ｒ Ｍ的油气田井口 数据实时检 Ｊ Ｉ 及远程传输系统监控软件设计
王 莹
（ 长春职业技 术学院 ， 吉林 长春 １ ０ ０ ０ ３ ３ ）
ＭＳ Ｃ ｏ ｍｍ控件 提供 了两种处理通信的方式 。 一种为事件 驱动方 式，该 方式相 当于一般程 序设计中的中断方式。当串 口发 生事件 或错误时， ＭＳ Ｃ ｏ ｍｍ控件会产生 Ｏｎ Ｃ ｏ ｍ ｍ 事件 ， 用户程序 可以捕获该事件进行相应处理。 另一种为查询方 式， 在用 户程 序中设计定时或不定时查询 ＭＳ Ｃｏ ｍｍ 控件的某些 属性 是否发生变化， 从而确定相应处理 ， 在程序空闲时间较多 时可 以采用 该方式。本系统设计采用事件驱动方式。 利 用 ＭＳ Ｃ ｏ ｍｍ 控件 实现 串 口通信 的关键 是 正确 设置 ＭＳ Ｃ ｏ ｍｍ控件众 多属性 和方 法。 （ １ ） Ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ： 该属性为一 阀值 。 当接收缓冲区中字符数 达 到该值时， ＭＳ Ｃ ｏ ｍｍ控件 设置 Ｃ ｏ ｍｍｅ ｖ ｅ ｎ ｔ 属性为 Ｃ ｏ ｍＥ ｖ ． Ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ，并产生 Ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍｍ事 件。可在 Ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍｍ 事件处理程 序 中进行 相应 处理。若 Ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ属性设置为 ０ ，则不产生
基于ARM的油井用无线图像传输系统
必 然 趋 势 ． 系 统 依 托 中 国 移 动 的 ＧＰ Ｓ 网 ， 现 嵌 人 式 发 送 端 和 接 收 端 的 可 靠 通 信 和 本 Ｒ 实 无 线 图 像 数 据 传 输 ， 供 了 一 种 基 于 ＡＲ 的 ＧＰ 提 Ｍ ＲＳ无 线 传 输 方 案 ， 过 Ｇ ＲＳ模 块 登 录 通 Ｐ ＧＰ ＲＳ无 线 网 关 ＧＧ Ｎ 连 接 到 Ｉｔｒｅ 实 现 上 网 ， 送 的 数 据 可 被 任 何 接 人 Ｉ ｔｒ ｅ Ｓ ｎｅｎ ｔ 传 ｎｅｎ ｔ的 具
［ 关键词］ Ｒ Ｇ Ｒ ； Ｃ Ｏ Ａ Ｍ； Ｐ Ｓ Ｉ ／ Ｓ—Ｉ； ｘ Ｉ无线网络传输 ； 图像传输 ［ 中图分类号 ］ Ｎ １ ． Ｔ ９９ ８ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编 号］０４— ０ ７ ２ ０ ）５— ０ ８— ３ １０ ７ ７ （０ ８ ０ ０ ４ ０
０ 引言
随 着 油 田 自动 化 信 息 系 统 建 设 ， 田 内 部 逐 步 加 强 了 对 采 油 到 输 油 过 程 的 集 中 管 油
理 ， 求 建 立 油 井 远 程 视 频 监 控 平 台 ， 目的 是 利 用 现 场 监 控 系 统 ， 现 数 据 源 头 自动 采 要 其 实
集 ， 各 级 管 理 部 门应 用 提 供 开 放 的 数 据 平 台 ， 取 得 的 实 时 图 像 数 据 进 行 统 计 、 析 、 为 对 分 优 化 ， 而 为 保 证 生 产设 备 正 常 运 转 、 低 生产 成 本 提 供 重 要 依据 ． 从 降 目前 ， ＡＲＭ 微 处 理 器 因 其 强 大 的 处 理 能 力 、 功 耗 、 高 的 性 价 比 ， 为 嵌 入 式 开 发 低 较 成 应 用 的 热 点 Ｊ 嵌 入 式 应 用 系 统 与 无 线 网 络 互 连 的 结 合 ， 现 在 乃 至 将 来 嵌 入 式 应 用 的 ． 是
基于ARM9的油井远程监控系统设计
系 统 总 体 方 案 如 图 １ 下 位 ．
机 采用 变送 器
油 井
＿ ÷ （
ＡＲ 处 Ｍ
理 器
和 模 拟 量 测 量
模 块 完 成 对 油
井 大钩 抽 油杆
＿ ． ５
图 １ 系统 硬 件 结 构 图
的 负荷 、油管
内 压 力 和 原 油
有 通信 速 度快 ．传 递 距离 远 的优 点 ． 但
可 靠 等诸 多 因素 ． 发 了 图 ２中 电源模 开 块 以满 足 系统 不 同部 件 的供 电需 求 ： 电
压 设 计 采 用 ５ 可 充 电锂 电池 输 入 ． Ｖ 经 电 压 稳 压 ． 由 电 源 芯 片 ＡＭＥ １７ ３３ １ １— ．Ｖ 提 供 ＩＯ 端 口需 要 的 电 压 ３３ 在 核 心 ／ ． Ｖ． 板 上 采 用 稳 压 块 ＭＩ ５ ０ Ｂ Ｃ ２ ７ Ｍ５ 提 供 Ｃ Ｕ 内 核 电 压 ２５ 或 １８ Ｐ ．Ｖ ．Ｖ
器 等 这 使 它 特 别 适 用 于 工 业 控 制 ． 监 测 系 统 应 用 ． 接 口 电 路 与 功 能 方 面 可 在 以 减 少 硬 件 电 路 的 开 销 ． 降 低 产 品 的 以
成本。 ２２ 电 源 模 块 ．
虽然 降 低 了成本 ． 是该 技术 具 有 产 品 但
度 快 ． Ｏ 口 资 源 丰 富 ． 因 此 采 用 以 Ｉ ／
Ａ ＲＭ９ Ｄ Ｔ ＭＩ为 内 核 的 ￥ Ｃ ４ ０芯 片 作 ３２１ 为 监 测 系 统 处 理 器 ￥ Ｃ ４ ０是 Ｓ ｍ— ３２１ ａ
ｓｎ ｕ ｇ公 司 推 出 的 １／ ２ 位 Ｒ Ｓ 处 理 ６３ ＩＣ
本 系 统 权 衡 低 功 耗 、 成 本 、 定 低 稳
无线传输技术在石油工业中的创新应用(五)
无线传输技术在石油工业中的创新应用随着科技的不断进步，无线传输技术在石油工业中的应用日益广泛。
这种技术通过无线方式将数据传输到目标设备，大大提高了工作效率和安全性。
本文将从油田勘探、采收、储存与运输等方面探讨无线传输技术在石油工业中的创新应用。
一、油田勘探中的无线传输技术在油田勘探过程中，无线传输技术可以提供实时的数据传输和监控。
通过使用传感器和互联设备，可以远程监测地质结构、温度、压力等参数，实现对油田的精准勘探。
此外，无线传输技术还可以将数据传输到地面控制中心，为决策提供依据，提高油田开发的效率和安全性。
二、油田采收中的无线传输技术在油田采收过程中，无线传输技术可以实现自动化和远程监控。
传感器可以实时监测井口的温度、压力、液位等参数，并将数据通过无线方式传输到中心控制室。
工作人员可以通过终端设备实时查看数据，并根据数据进行调整和分析。
这种方式不仅提高了油田采收效率，还降低了工作人员的工作强度和操作风险。
三、油田储存与运输中的无线传输技术在油田储存与运输过程中，无线传输技术可以实现数据的实时监控和远程管理。
运输管道和储罐中安装的传感器可以实时监测温度、压力、流量等参数，并将数据通过无线方式传输到运营中心。
工作人员可以通过监控平台实时获取数据，及时发现异常情况并采取相应的措施。
这种方式有效地提高了管道和储罐的安全性和可靠性，同时也减少了人力成本和人为错误的发生。
总之，无线传输技术在石油工业中的创新应用为油田勘探、采收、储存与运输等环节带来了巨大的改变。
通过实时数据传输和远程监控，工作人员可以及时了解油田的运行状态，降低操作风险，提高工作效率。
然而，无线传输技术在石油工业中的应用仍然面临着一些挑战，如信号稳定性、数据隐私保护等问题。
因此，未来的研发和应用还需要更多的技术突破和实践经验积累，以进一步推动石油工业的创新和可持续发展。
浅谈无线通讯技术在石油测井中的应用
浅谈无线通讯技术在石油测井中的应用摘要：目前，无线通讯技术在石油测井中有着广泛的应用，它能有效地提高石油测井的效率。
无线通讯技术在石油测井中的进一步普及，是今后石油测井的发展方向。
本文浅析了无线通讯技术在石油测井中的相关应用，对石油测井无线通讯系统做了一个简单的介绍。
本文的提出，旨在为我国的石油测井技术的进步提供一点思路。
关键词：无线通讯技术；石油测井技术；应用1前沿作为传输石油测井的数据，所采用的无线通讯技术主要包括微波通信技术和卫星通信技术两部分内容。
微波其实是一种无线电电磁波，其频率在300兆赫到300千兆赫（波长1米～1毫米）。
根据地表传输特性，它所传送的距离很有限，一般只有几十千米，所以地面微波通信需要每隔一定的距离建造一个相应的微波中继站。
因为传送距离的原因，使它的使用受到了一定的限制。
但是即便如此，因为微波具有很宽的频带，这使得它的通信容量很大，这个特点是其他一些通讯技术所不能比拟的。
卫星通信技术则是利用通信卫星作为信号接收和发射平台，把卫星做为中继站，使传送距离变得很远，这就相当于在地面上建立起了长途微波通信链路。
对于目前我国内陆上的一些油气勘探工作，其主要的目的还是便于对隐蔽油藏、山前等一些相对比较复杂的油气的勘探开采。
因为一些传统的测井方法不具备较高的分辨率，测井的直观性也不是很好，致使在使用这些传统测井技术的时候比较容易出现问题，这些问题的存在，使得传统的测井技术已经远不能满足目前的需求。
到目前为止，测井仪器已经经历了五次更替。
近几年来，我国内陆上的油气田测井运用的比较多的还是第四代数控测井仪以及第五代成像测井仪。
2 常用的无线通讯技术2.1 蓝牙技术蓝牙技术是一种近距离的无线数据通讯技术。
它的工作频率为2.4GHz频段，传输速度为1Mbpa，传输距离为10米左右。
它在很多领域都有了较为广泛的运用，我们现在所用的手机，一般都配备了蓝牙功能，虽然传送距离短的问题在一定程度上限制了蓝牙技术的使用，但是对于一些只需要在近距离就能进行数据传递的固定电子设备来说，它却有着很多优势，因为使用蓝牙技术，很方便的就能够完成一些数据的传递，而不需要一些其它的辅助设施。
油田井口智能RTU设计
油田井口智能RTU设计作者：葛浩翁惠辉来源：《科学与财富》2020年第36期摘要：本文针对油田数字化与智能化监控需求，介绍了一种基于STM32F103VET6处理芯片的油田井口智能RTU系统设计方案。
研制以ARM嵌入式系统为核心的RTU，采用多种类型的无线数据传输模块，并进行采集与控制电路、通信电路及电能检测模块电路设计。
与传统的 RTU 相比，该方案具有功能多、处理速度快、现场应用灵活和通信接口丰富等优点。
关键词：RTU;ARM嵌入式;无线通信引言随着近年来油田数字化逐步向智能化不断迈进，基于物联网的油气生产监控系统已成为各大油田智能化建设的主要趋势。
数字化与智能化油田井场生产监控的关键核心是以RTU为控制核心远程监测抽油井的三相电参数、油压、套压、回压、功图、炉温、出口压力等参数。
因此研制油井井口智能RTU在数字化与智能化油田监控具有重要的现实意义和应用价值。
针对数字化与智能化油田井场监控技术特点，并结合油田数字化井场监控系统项目要求，对油田井场生产工艺与井场监测设备以及数字化井场监控系统进行分析，确定油井智能RTU功能需求与技术指标。
1.系统总体方案油田工业现场这一特殊环境决定了CPU要有足够的可靠性和低功耗。
ARM系列处理器性能高、功耗低，恰恰符合本设计要求[1]。
根据 RTU 的功能要求，本系统设计以STM32F103VET6为主控制芯片，硬件由电源模块、电能检测模块、采集模块、控制输出模块和通信模块组成，其中通信模块又包含APC240无线模块、Zigbee无线模块及4G网络通讯模块。
其系统硬件模块框图如图1所示：2.采集电路设计：信息采集包括設备运行状态信息的采集和环境信息采集，需要远程监测抽油井的数据主要有：油压、套压、回压、功图、井温、炉温、出口压力[2]。
在数字量输入输出电路中采用了芯片TLP185，即采用光电耦合器进行隔离，发光二极管把输入的电信号转换为光信号，光信号经过光敏管转换为电信号输出。
【免费下载】国外井下无线传输技术
国外井下无线传输技术无线传输技术近年来在石油行业试井、完井监测、随钻测井方面应用较多。
国际上知名公司哈里伯顿、斯伦贝谢、EXPRO、贝克等公司都有此项技术的广泛应用。
主要有两种类型无线传输方式：以哈里伯顿为代表的声波无线遥测系统ATS和以斯伦贝谢为代表的电磁波无线遥测系统ENACT。
（一）哈里伯顿ATS声波遥测系统1、系统简介该系统主要用于和5in外径的DST工具连接，该系统最大作业深度12000ft（3650m）。
系统参数见表3-1。
表3-1 ATS声波遥测系统参数表传输方式外径内径工作压力工作温度采样间隔电池寿命声波 5.25in 2.25in15000psi165℃10s-实时20天1s-存储系统使用了模块的概念，中继器是系统的核心，负责工具之间的系统通讯，增加系统间的通讯距离。
中继器一般相隔1500英尺，也根据井况而变化。
系统最多可安装6个中继器。
多用途压力计可以测量不同深度处的温度和压力，实时传输到了地面，该系统装有双蓝宝石/单/双石英压力计，存储能力达1MM数据组。
无线实时声波遥测系统的优点：●安全：不需要电缆，明显地减少了人员面临井口高压和潜在的H2S和有害流体带来的健康安全伤害。
●作业：通过使用声波遥测系统，代替环空压力触发井下工具，减少了套管压力的限制，也避免了高压井的压井泥浆对环空压力控制工具的影响。
●质量：在DST测试期间，基于油藏响应，根据井下数据，可以及时地改变测试程序，增加了DST测试期间数据获取的质量，确保达到测试目标。
2、三个声波无线遥测应用管柱图（1）某高压井上应用的ATS测试管柱2009年，哈里伯顿进行了非常规测试技术试验，作业的目标就是研究取代常规DST测试技术的可行性，该井用注入测试，适应作业安全和环境限制的情况。
图3-1是测试管柱图，包括井下压力计和声波中继器。
在测试期间，来自井下压力计的数据用声波实时传送，可以恒定控制注入参数，维持在破裂压力以下。
进行实时数据传送，在测试期间可以调节原程序，不需要起出工具，等待数据解释。
基于物联网的油井智能间抽控制系统
2021年 / 第7期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application590 引 言在低渗超低渗油田的开发过程中，由于油井供液不足，导致活塞在泵筒干磨，不仅降低了抽油机效率，并且损坏了活塞和泵筒，造成了资源的严重浪费，增加了采油成本。
因此，需要根据油井的开采状态，合理调整抽油制度[1-3]。
目前，国内外各大油田主要采用单闭环控制系统对抽油机进行启停控制。
早在20世纪90年代，大庆油田就研制出了基于抽油杆载荷量的抽油机自动控制系统，这种方法实际应用时误差大、停井时间过长，并没有实质性地提升抽油效率[4]；中国石油大学在2011年研究了基于综合诊断的抽油机变频控制技术，通过对抽油机的温度、载荷、电压、电流、位移等数据进行综合分析，得到最佳运行频率，实现抽油机的自动变频控制，该方法新颖，但算法过于复杂，并未实际推广使用[5]。
辽河油田于2012年研制了基于动液面的自动抽油机控制系统，现场使用效果不太理想[6]。
此外，现场大多数抽油机控制系统采用无线WiFi 的通信方式进行抽油机井口设备和远程监控平台之间数据传输，WiFi 信号覆盖范围小，并不适合远距离传输数据[7]。
本文通过对物联网技术进行研究，提出了一种基于物联网的油井智能间抽控制系统。
该控制系统主要包括动液面监测仪、示功图采集模块、间抽控制柜和间抽监控后台，形成双闭环控制系统，基于无线4G 网络进行数据传输，实现了对抽油机工作状态的实时采集、可靠传输、智能控制和动态监测等。
现场运行结果表明：该系统实用可靠、整机性能良好，解决了低渗井能耗高、泵效低的问题，获得了良好的经济效益。
1 基于物联网的智能间抽双闭环控制系统原理基于物联网的智能间抽双闭环控制系统原理如图1所示。
外环控制抽油机启停，内环控制抽油机工作频率，进而控制采油速度。
图1 双闭环控制系统原理动液面监测仪实时监测油井动液面，并根据给定沉没度，结合预置的抽油机启停控制算法，得到启动或者停止抽油机的指令，使得抽油机在给定沉没度附近的某个误差范围内工作，形成外环闭环。
远程传输系统在钻井井场的应用
（ 中国石油集 团渤海钻探工程有限公 司 第一钻井公 司， 河北 天津 ３ ０５ ） ０４ ７
摘 要 ： 着信 息技 术 的 飞 速 发 展 ， 用 现 代 化 手 段 解 决 钻 井现 场 问题 尤 为 重 要 ， 信 息技 术 应 用到 井 场 随 利 将
方 面 ， 实现 远程 指挥 模 式 、 程数 据 监 测 、 始数 据 保 留等 现 代 化 管理 模 式 。 以 远 原 关 键 词 ： 息 化 ； 据 传 输 ； 频 系统 信 数 视 中 图分 类 号 ：Ｎ １ ． Ｔ ９９３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０６ ８３ （０ １ ２ — １３ ０ １０ — ９ ７ ２ １） ２ ０７ — １
作者简 介 ： 义 ， 国石 油 集 团渤 海 钻探 工程 有 限公 司 第一 钻 井 赵 中
公司。
①钻井参数动态跟踪数据 。 实现了包括井深 、 钻头位
置 、 头进尺 、 钻 钻时 、 钻压 、 扭矩 、 速 、 管压力 、 钻 立 套管压 力等参数实时回传 ， 实时显示 。 司生产技术科工程师通 公 过浏览动态数据 ， 能够在第一时间发现井上存在 的问题 ， 及时通过网络或 电话等方式对钻井队进行指导 ，最大限 度保证了技术措施 的及时下达 。钻井 队技术人员更可以 足不出户掌握全面的施工信息 ， 提高 了信息收集效率。 ②时间 图表。 随着生产过程的进行 ， 实时动态生成 曲 线 ， 时显示 大钩负荷 、 实 钻压 、 大钩位置 、 时等 ， 钻 根据随 钻方位动态显示各种参数数据 ， 了动态跟踪 曲线 ， 有 使正 钻井每一 时刻 的施工情 况有 了可追溯性 ，一旦发生事故 复杂 ， 可以通过分析一个 时段 内的钻井参数 ， 快速找到问 题症结所在 ， 根据情况制定措施 ， 安全快速解决问题 。 ＠Ｌ ＷＤ数据 图表 。ＷＤ数据截取是在钻井现场安装 Ｌ 数据计算机 ， 通过 Ｌ ＷＤ采集 系统 的网络 ， 利用 网络监 听 或共 享的文件 ， 破译 Ｌ ＷＤ仪器采 集到的各种数据 ， 经过 统一 的数据单位刻度后保存到数据截取计算机中 ，供数 据传输系统进行传输 。ＷＤ数据包括 电阻率数据 （ Ｌ 最多 ６ 个 ）中子 、 、 密度 、 声波 、 自然伽玛 、 井斜数据 ， 体视 Ｌ 具 ＷＤ
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基于AR M 的油井用无线图像传输系统杨中国(枣庄学院物理与电子工程系,山东枣庄 277160)
[摘 要]设计了一种以32位AR M 微处理器为核心,以μC /OS -II 为软件平台的油井用无线图像传输系统,并介绍了AR M 微处理器控制GPRS 模块进行无线网络信息传输的方法.
[关键词]AR M;GPRS;μC /OS -II ;无线网络传输;图像传输
[中图分类号]T N919.8[文献标识码]A [文章编号]1004-7077(2008)05-0048-030 引言
随着油田自动化信息系统建设,油田内部逐步加强了对采油到输油过程的集中管理,要求建立油井远程视频监控平台,其目的是利用现场监控系统,实现数据源头自动采集,为各级管理部门应用提供开放的数据平台,对取得的实时图像数据进行统计、分析、优化,从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据.
目前,AR M 微处理器因其强大的处理能力、低功耗、较高的性价比,成为嵌入式开发应用的热点[2].嵌入式应用系统与无线网络互连的结合,是现在乃至将来嵌入式应用的必然趋势.本系统依托中国移动的GPRS 网,实现嵌入式发送端和接收端的可靠通信和无线图像数据传输,提供了一种基于AR M 的GPRS 无线传输方案,通过GPRS 模块登录GPRS 无线网关GGS N 连接到I nternet 实现上网,传送的数据可被任何接入I nternet 的具有公网I P 的终端所接收.
1 系统总体设计
系统结构如图1所示,发送端为体积很小的嵌入式设备,接收端可为手持机或PC 机,通过移动GPRS 无线网和I nternet 传递图像信息
.
图1 系统结构图
Fig .1 structure of system
・
84・2008年10月
枣庄学院学报Oct .2008第25卷 第5期JOURNAL OF Z AOZHUANG UN I V ERSI TY Vol .25NO.5
3 [收稿日期]2008-09-06
[作者简介]杨中国(1980-),男,山东临沂人,枣庄学院物理与电子工程系助教、工学硕士,主要从事图像处理和嵌入式系统方
面的研究.E -mail:yangzhong_guo@.
2 系统硬件设计在系统硬件体系设计中,最关键的处理器的选择.该系统的发送端核心部分选用的是基于S3C44B0X32位微处理器的嵌入式系统,主要负责图像数据的读取、无线网络传输和一些控制任务.S3C44B0X 处理器是一款由Sa m sung Electr onics Co .L td 为手持设备
和一般类型应用设计的低功耗、高度集成的基于AR M7T D M I 核的微处理器[5].为了降低
系统总成本和减少外围器件,这款芯片中还集成了许多部件,资源非常丰富,可以满足系统需要.发送端基本组成如图2所示
.
图2 发送端硬件结构
Fig .2 Hard ware structure of trans m itter
2.1 GPR S 无线通讯模块
在本系统中选用西门子的MC35作为GPR S 通讯模块,来实现图像的无线传输.该模块结合语音、数据传输、短信服务等功能,最大传输速率可以达到85.6Kbp s,具有丰富的A T 指令使模块与微处理器通信,功能强大,操作灵活方便,特别适用于数据的监测和传输.
2.2 嵌入式摄像模块
为了实现图像采集和压缩功能,经比较后采用D192嵌入式摄像模块,该模块集成了数字信号处理器C MO S V G A 图像传感器,大大简化了硬件设计,提高了系统工作的可靠性.它体积极小,十分适用于低功耗需隐蔽的应用场合.并可以将拍摄的RG B 源图像转化成MJPEG 压缩格式并通过8位数据口并行输出.
2.3 存储系统的扩展
硬件开发平台上对存储器单元进行了扩展,使用了2M 字节的flash 用于保存程序映像和系统配置参数,S DRA M 用于调试和运行程序,EEPRO M 用来保存一些系统的参数,例如发送端和接收端对应的密码,图像控制参数,GPRS 设置参数等.
2.4 JT A G 调试端口
S3C44B0X 中已经集成了JT A G 功能,系统通过JT A G 接口可实现对程序的仿真和对Flash 的擦写操作.JT A G 接口比较简单,将相应引脚引出即可.
3 系统软件设计
图像发送端是典型的嵌入式系统.在已经选择好的硬件平台上,选用了创维特信息技术有限公司开发的嵌入式开发工具AD T I D E f o r AR M 为应用软件开发环境,选用μC /
O S -II (M icr o C /O S -II TheReal -Ti m e Kernel )为嵌入式实时内核[1],在μC /O S -II 平台
上进行应用系统的开发.μC /O S -II 是基于优先级的占先式实时内核,可以将一个完整的应用程序划分为几个任务,不同的任务执行不同的功能.整个系统包括了AR M 的引导
程序、μC /O S -II 嵌入式网络协议栈、网络服务程序和各个设备的驱动程序,系统软件结构如图3所示.
・
94・杨中国 基于AR M 的油井用无线图像传输系统
图3 发送端软件结构图
Fig .3 Soft w are sturcture of trans m itter
3.1 用GPRS 模块传输数据的程序设计在进行GPRS 传输操作之前需对模块进行设置[4],主要有:①设置通信波特率.②设置接入网关.③设置移动终端类别.④测试GPRS 服务是否开通,激活GPR S 功能.这些设置都在主程序的初始化代码段完成.
通过AR M 控制GPRS 模块进行数据传送的方式是:使用GPR S 模块登录GGS N 网关,通过无线上网的方式将数据传到远端PC 上.由于使用?C /O S -II 且有T CP /I P 协议栈的支持,程序在主任务中完成网络连接后,系统直接使用操作系统提供的A P I 函数实现GPR S 模块和GGS N 之间的协商通信.首先GPR S 模块通过拨”399#”连接GGS N ,接下来与GPRS 网关进行通信链路协商,协商过程遵守LCP L inkContr olPr o t oco l 、P A P Pass 2wo rd A uthenticati onp r o t oco l )和I PCP I nternet Pr o t oco l Contr o l Pr o t oco l 等协议,一旦协商完成,链路已经创建,I P 地址已经分配,就可以按协商的标准进行I P 报文传输了.协商完成后进入通信阶段,同时也开始按流量计费,这时微控制器GGS N 发送的所有包含I P 报文的数据报都会被传送I nternet 网中相应的I P 地址,远端所有向微处理器I P 地址发送的报文也都会经GPRS 网传送到微处理器上,从而完成微处理器的无线上网数据传输[3].
3.2 数据的接收、解码及显示的程序设计
对于接入公网的PC 来说,使用VC6.0集成开发环境编写接收程序,后台主要完成端口监听、数据包接收、I P 数据报解析、生成JPEG 格式图像文件、PEG 图像的解码;前台在每幅图像解码完成后显示图像.
4 结束语
本系统的发送端由于把图像压缩和网络功能集成到一个体积很小的设备内,并直接通过无线方式接入GPRS 网和I nternet,省掉各种复杂的电缆连接,安装方便;用软件的方法替代了以往许多用硬件模块实现的功能,同时实现了收发双方体积的小型化和低功耗,在网络状况较为理想的情况下,可以实现每秒钟传送1帧图像;能够将油井生产现场视频图像、设备运转和维护状况等信息实时传送到监控中心和各生产管理部门,为生产的指挥调度提供准确及时的第一手资料,能够减少现场职守和维护人员,降低生产成本.参考文献
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・05・枣庄学院学报2008年第5期。