公众移动通信网的油井运行监控系统设计
摘 要21世纪，我们工业生产能力得到极大的增强。相对而来，能源的需要量越来越大，在这当中我们的石油能源的消耗量最大。因此石油的重要性让我们对油田的监控变得必不可少。然而我国油田都在一些偏远的地方，环境很差，现场监测非常不方便。在我国，很多油井的维护，都是需要现场人员进行巡查的。这样的方式，很难满足现在追求快速发展的要求。而且，我国偏远的地方是没有人来维护的。我们能够快速的知道油井运行是否正常，快速发现问题，这有着很大的意义。本文研究了GSM系统中的应用，GSM短消息服务进行了重点分析和研究，决定系统利用短消息进行数据传输。我们研究的油井监控系统是基于GSM网络作为远程信号的传输平台设计的。在这个设计中，硬件设计和监控软件设计这两方面。对于硬件设计：包含监测终端和监控中心；对于监测中心，它是包含TC35I、单片机和LED显示电路；而且是利用RS232连接到计算机的。软件设计：短信模块程序和通讯协议；还需要进行设计传感器的数据采集程序。我们通过实验模拟，发现系统是可以实现监控油井的运行，这样我们就可以及时监测油井运行是怎样的，这样就极大地提高了油井的开采效率。
目 录
第一章 引言 1
1.1.课题的背景和现在的发展 1
1.2.课题的主要研究内容 1
第二章 基于公众移动网的油井远程监控系统总体分析 3
2.1.公众移动网的介绍 3
2.1.1.GSM短消息系统介绍 3
2.1.2. GSM短消息的特点 3
2.1.3.GSM系统业务介绍 4
2.2.通信方式 4
2.2.1.GSM短消息介绍 4
2.2.2.GSM短消息系统的优势 5
2.2.3.选择.GSM系统的意义 5
2.3.基于GSM的油井远程监控系统总体设计 5
2.4.传感器介绍 6
2.4.1.传感器的功能 6
2.4.2.传感元件型号 7
2.5.本章小结 9
第三章 油井监控终端总体设计 10
3.1. 系统监控终端硬件设计 10
3.1.1.系统监控终端设计方案 10
3.1.2.单
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
片机进行选型 10
3.2.监控终端电路的设计 11
3.2.1.电压检测电路设计 11
3.2.2.监控终端电路 12
3.3 . TC35I模块和驱动电路设计 12
3.3.1.TC35I模块 12
3.3.2.TC35I模块驱动电路的设计 13
3.4.软件设计 15
3.4.1. AT指令 16
3.4.2.通信协议软件设计 17
3.4.4.发送短信程序 17
3.5.本章小结 19
第四章 监控中心总体设计 20
4.1.监控中心设计 20
4.2.软件设计 21
4.3.接收短信程序设计 22
4.4.本章小结 24
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 引言
1.1.课题的背景和现在的发展
众所周知，随着我们国家的不断发展，工厂越建越多，私家车也在不断普及。我们对于石油资源的消耗日剧增加，甚至很多时候从国外进口石油，而我们国家的石油储备也并不是很多，我们在油田开采原油的时候，每时每刻知道油田的运行状态，对石油的生产有着非常重要的意义。
对于社会发展到今天，我们使用各种各样的信息传输方式。电缆数据传输，它比较靠谱，并且不容易产生错误；但是对于这种传输，我们得专门建造新的通信电路，导致会花很多钱。对于电力线载波通信，我们可以用原来弄好的负责给电的线路，这样维护花的钱就少了。电力线载波技术最后花钱还是很多；而且油井现场环境不好，传数据太慢，还有大量声污染干扰，大家最后就没有投入使用。现在，新兴技术监控系统的应用有很多。例如：
利用摄像头的进行监控的系统。
在油井和管道附近，我们得安摄像头，这样现场的画面就可以在监控中心看到了，我们在显示器就可以远程监测了。抽油机工作时，无论是管道泄漏等问题，都直接使用图像，但视频监控的缺点是数量大、管道长、设备成本高、投资大。
利用总线进行检测系统。
对于在油田生产现场，传感器发送实时的数据，我们就可以使总线连接到监控中心上，这样就可以远距离监测了。但是呢，使用有线网络通信也不太好，在布线花的钱多，并且从建造和维护角度来说呢，这都不可取。
对于上面研究的成果分析，这为我们研制出更高科技，好用的，花费少的监控系统，打下了很好的技术基础。
1.2.课题的主要研究内容
在GSM系统中，对GSM短消息业务进行分析，通过GSM网络为油井远程监控系统平台，该系统采用短消息数据传输。GSM油井监控系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
本课题以油井监测为研究对象，重点对监控系统的总体设计，利用GSM模块作为数据传输单元，监控终端系统是通过PLC检测油井，实现集中监控及各单井的状态控制。
本论文设计内容：
1、基于公众移动网络的远程油井监控的设计：根据油井运行的具体情况选配合适的传感器，单片机用来收集传感器的数据，然后就可以利用GSM手机模块发送短信与接受短信了。
2、监控终端硬件，以及监控中心硬件设计：我们使用的单片机收集到传感器的数据内容，利用GSM进行发送短信到监控中心；然后监控中心就会受到来自SIM卡中的传感器数据，然后我们分析数据对不对。
3、监控中心的设计：就像框图描述的，当我们的监控中心收到短信息，我们就要分析传感器的数据，这样就可以远程监测油井的运行状态是什么样子了。如图11所示：
图11 GSM应用分析研究的整体框图
第二章 基于公众移动网的油井远程监控系统总体分析
2.1.公众移动网的介绍
2.1.1.GSM短消息系统介绍
GSM系统是2G移动通信网络，是现代数字移动通信技术。该系统利用先进的计算机技术、通信技术、数字信号处理技术。移动通信系统，包含范围在35公里半径的地区。
基于公众移动网的远程监控系统，它的操作使用是GSM网络，对于我来讲作为远程信号的传输平台设计的。当前研究的系统是通过短消息模式进行数据传输的。
本课题以油井监测为研究对象，对监控系统的总体设计。设计的重点是将系统监控终端站的油井的管道传感器数据，通过GSM将数据发给监控中心，以实现监测各油井管道的运行状态。用这种方式，就不需要派人到现场巡查了，并且还可以减少故障发现时间，采用我们设计的这个基于公众移动网油井远程监控系统，油田生产就会得到保证。
2.1.2. GSM短消息的特点
对于GSM来讲，具有以下主要特点：
1、这个GSM该系统是具有多个子系统，以及各种公用通信网互联，系统之间与各种公共通信网络的接口都是相互之间匹配的，这样其他的制造商制造的也能相互使用装配。
目 录
第一章 引言 1
1.1.课题的背景和现在的发展 1
1.2.课题的主要研究内容 1
第二章 基于公众移动网的油井远程监控系统总体分析 3
2.1.公众移动网的介绍 3
2.1.1.GSM短消息系统介绍 3
2.1.2. GSM短消息的特点 3
2.1.3.GSM系统业务介绍 4
2.2.通信方式 4
2.2.1.GSM短消息介绍 4
2.2.2.GSM短消息系统的优势 5
2.2.3.选择.GSM系统的意义 5
2.3.基于GSM的油井远程监控系统总体设计 5
2.4.传感器介绍 6
2.4.1.传感器的功能 6
2.4.2.传感元件型号 7
2.5.本章小结 9
第三章 油井监控终端总体设计 10
3.1. 系统监控终端硬件设计 10
3.1.1.系统监控终端设计方案 10
3.1.2.单
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
片机进行选型 10
3.2.监控终端电路的设计 11
3.2.1.电压检测电路设计 11
3.2.2.监控终端电路 12
3.3 . TC35I模块和驱动电路设计 12
3.3.1.TC35I模块 12
3.3.2.TC35I模块驱动电路的设计 13
3.4.软件设计 15
3.4.1. AT指令 16
3.4.2.通信协议软件设计 17
3.4.4.发送短信程序 17
3.5.本章小结 19
第四章 监控中心总体设计 20
4.1.监控中心设计 20
4.2.软件设计 21
4.3.接收短信程序设计 22
4.4.本章小结 24
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 引言
1.1.课题的背景和现在的发展
众所周知，随着我们国家的不断发展，工厂越建越多，私家车也在不断普及。我们对于石油资源的消耗日剧增加，甚至很多时候从国外进口石油，而我们国家的石油储备也并不是很多，我们在油田开采原油的时候，每时每刻知道油田的运行状态，对石油的生产有着非常重要的意义。
对于社会发展到今天，我们使用各种各样的信息传输方式。电缆数据传输，它比较靠谱，并且不容易产生错误；但是对于这种传输，我们得专门建造新的通信电路，导致会花很多钱。对于电力线载波通信，我们可以用原来弄好的负责给电的线路，这样维护花的钱就少了。电力线载波技术最后花钱还是很多；而且油井现场环境不好，传数据太慢，还有大量声污染干扰，大家最后就没有投入使用。现在，新兴技术监控系统的应用有很多。例如：
利用摄像头的进行监控的系统。
在油井和管道附近，我们得安摄像头，这样现场的画面就可以在监控中心看到了，我们在显示器就可以远程监测了。抽油机工作时，无论是管道泄漏等问题，都直接使用图像，但视频监控的缺点是数量大、管道长、设备成本高、投资大。
利用总线进行检测系统。
对于在油田生产现场，传感器发送实时的数据，我们就可以使总线连接到监控中心上，这样就可以远距离监测了。但是呢，使用有线网络通信也不太好，在布线花的钱多，并且从建造和维护角度来说呢，这都不可取。
对于上面研究的成果分析，这为我们研制出更高科技，好用的，花费少的监控系统，打下了很好的技术基础。
1.2.课题的主要研究内容
在GSM系统中，对GSM短消息业务进行分析，通过GSM网络为油井远程监控系统平台，该系统采用短消息数据传输。GSM油井监控系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
本课题以油井监测为研究对象，重点对监控系统的总体设计，利用GSM模块作为数据传输单元，监控终端系统是通过PLC检测油井，实现集中监控及各单井的状态控制。
本论文设计内容：
1、基于公众移动网络的远程油井监控的设计：根据油井运行的具体情况选配合适的传感器，单片机用来收集传感器的数据，然后就可以利用GSM手机模块发送短信与接受短信了。
2、监控终端硬件，以及监控中心硬件设计：我们使用的单片机收集到传感器的数据内容，利用GSM进行发送短信到监控中心；然后监控中心就会受到来自SIM卡中的传感器数据，然后我们分析数据对不对。
3、监控中心的设计：就像框图描述的，当我们的监控中心收到短信息，我们就要分析传感器的数据，这样就可以远程监测油井的运行状态是什么样子了。如图11所示：
图11 GSM应用分析研究的整体框图
第二章 基于公众移动网的油井远程监控系统总体分析
2.1.公众移动网的介绍
2.1.1.GSM短消息系统介绍
GSM系统是2G移动通信网络，是现代数字移动通信技术。该系统利用先进的计算机技术、通信技术、数字信号处理技术。移动通信系统，包含范围在35公里半径的地区。
基于公众移动网的远程监控系统，它的操作使用是GSM网络，对于我来讲作为远程信号的传输平台设计的。当前研究的系统是通过短消息模式进行数据传输的。
本课题以油井监测为研究对象，对监控系统的总体设计。设计的重点是将系统监控终端站的油井的管道传感器数据，通过GSM将数据发给监控中心，以实现监测各油井管道的运行状态。用这种方式，就不需要派人到现场巡查了，并且还可以减少故障发现时间，采用我们设计的这个基于公众移动网油井远程监控系统，油田生产就会得到保证。
2.1.2. GSM短消息的特点
对于GSM来讲，具有以下主要特点：
1、这个GSM该系统是具有多个子系统，以及各种公用通信网互联，系统之间与各种公共通信网络的接口都是相互之间匹配的，这样其他的制造商制造的也能相互使用装配。
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