基于无线传感器网络的原油储罐远程监测系统

赵树有

（中国石化管道储运分公司南京输油处，江苏 南京 210046）

摘要：原油储罐监测是保障原油管道运输的重要措施。采用无线传感器网络技术设计了一种原油储罐远程监测系统，实现了原油储罐液位、温度等参数的远程实时监测。对系统结构、硬件电路、软件进行了介绍。

关键词：原油储罐；管道运输；远程监测；无线传感器网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）29-6846-02

原油储罐是原油管道运输的重要组成部分，其安全性关系到管道运输的正常运行。随着计算机、测量、网络、通信等技术的飞速发展，应用新技术实现原油储罐的远程监测成为可能，可以实现对储罐液位、温度以及环境参数的远程集中监测。传统的工业参数采集系统多采用有线方式，存在敷设困难、易受损、维护量大等问题。该文采用无线传感器网络技术，结合先进的测量仪表，设计了一种原油储罐远程监测系统。

1 系统结构

原油储罐远程监测系统由传感器节点、汇集节点、协调器节点、上位机组成。系统通过在储罐内布置液位、温度等传感器节点，获得储罐内原油液位、温度等参数。采集数据通过无线网络发送至汇集节点，再由RS485总线传送至上位机进行远程监测。系统结构如图1所示。

传感器节点为设备终端节点，必须能精确感知液位、温度等参数，终端节点是远程监测系统的基础。汇集节点将传感器节点采集的数据信息进行融合，并通过无线网络将信息发送至协调器节点。协调器将采集数据通过RS485总线发送至上位机实现远程监测，并能够能够直接开启和关闭整个无线网络，

上位机收集到采集数据后，通过数据分析算法完成数据的在线分析，并进行实时显示，同时将处理后的数据进行保存，以备日后查询。上位机软件采用LabVIEW虚拟软件技术开发，编程效率高，界面友好，并可参数配置。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要是指传感器节点、汇集节点和协调器节点的设计。考虑到各节点的功能不同，根据IEEE802.15.4标准，将协调器节点和汇集节点设计成全功能设备，将传感器节点设计为精简功能设备。协调器节点与汇集节点由CC2530微处理器的无线收发器、2.4G天线、复位按键和状态指示灯及外设组成，协调器还具备RS485总线接口，实现与上位机的通信。传感器节点硬件包括CC2530微处理器、传感器模块、电源模块、报警模块等组成。

CC2530微处理器为系统硬件核心。CC2530具备C8051系列单片机的所有功能，能够访问SFR、DATA和CORE/XDATA总线存储器；其集成了射频模块，可进行数据收发，收发数据时功率较低，提高了系统的使用寿命。

为了满足系统的低功耗、高稳定性要求，电源模块应尽量选用低能耗的器件，并采取高效的电源节电管理模式。节点电源选用普通干电池，在系统不进行数据收发时，令微控制器进入睡眠模式，以降低系统整体功耗。

3 系统软件设计

3.1 传感器节点软件

传感器节点软件流程如图2所示。系统启动后首先进行硬件和协议栈的初始化，然后发送入网信号，如果成功加入则运行协议找执行数据采集及处理任务，如果采集的数据正常则将其发送到汇集节点，否则发出报警。

4 结论

本文提出了一种基于无线传感网络的原油储罐远程监测系统。该系统以CC2530无线模块为核心对现场数据进行采集及发送，采用LabVIEW软件开发了一套上位机人机界面，实现了对原油储罐液位、温度等参数的远程监测。该系统已在实验室进行了联机调试，验证了其良好的数据采集能力和准确性。

参考文献：

[1] 刘锦华.油罐群远程实时监测系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2012.

[2] 李剑，姚金杰.无线传感器网络节点设计[J].仪表技术与传感器，2011（10） .

[3] 林金存.油库远程无线监测系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[4] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.endprint

（中国石化管道储运分公司南京输油处，江苏 南京 210046）

摘要：原油储罐监测是保障原油管道运输的重要措施。采用无线传感器网络技术设计了一种原油储罐远程监测系统，实现了原油储罐液位、温度等参数的远程实时监测。对系统结构、硬件电路、软件进行了介绍。

关键词：原油储罐；管道运输；远程监测；无线传感器网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）29-6846-02

原油储罐是原油管道运输的重要组成部分，其安全性关系到管道运输的正常运行。随着计算机、测量、网络、通信等技术的飞速发展，应用新技术实现原油储罐的远程监测成为可能，可以实现对储罐液位、温度以及环境参数的远程集中监测。传统的工业参数采集系统多采用有线方式，存在敷设困难、易受损、维护量大等问题。该文采用无线传感器网络技术，结合先进的测量仪表，设计了一种原油储罐远程监测系统。

1 系统结构

原油储罐远程监测系统由传感器节点、汇集节点、协调器节点、上位机组成。系统通过在储罐内布置液位、温度等传感器节点，获得储罐内原油液位、温度等参数。采集数据通过无线网络发送至汇集节点，再由RS485总线传送至上位机进行远程监测。系统结构如图1所示。

传感器节点为设备终端节点，必须能精确感知液位、温度等参数，终端节点是远程监测系统的基础。汇集节点将传感器节点采集的数据信息进行融合，并通过无线网络将信息发送至协调器节点。协调器将采集数据通过RS485总线发送至上位机实现远程监测，并能够能够直接开启和关闭整个无线网络，

上位机收集到采集数据后，通过数据分析算法完成数据的在线分析，并进行实时显示，同时将处理后的数据进行保存，以备日后查询。上位机软件采用LabVIEW虚拟软件技术开发，编程效率高，界面友好，并可参数配置。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要是指传感器节点、汇集节点和协调器节点的设计。考虑到各节点的功能不同，根据IEEE802.15.4标准，将协调器节点和汇集节点设计成全功能设备，将传感器节点设计为精简功能设备。协调器节点与汇集节点由CC2530微处理器的无线收发器、2.4G天线、复位按键和状态指示灯及外设组成，协调器还具备RS485总线接口，实现与上位机的通信。传感器节点硬件包括CC2530微处理器、传感器模块、电源模块、报警模块等组成。

CC2530微处理器为系统硬件核心。CC2530具备C8051系列单片机的所有功能，能够访问SFR、DATA和CORE/XDATA总线存储器；其集成了射频模块，可进行数据收发，收发数据时功率较低，提高了系统的使用寿命。

为了满足系统的低功耗、高稳定性要求，电源模块应尽量选用低能耗的器件，并采取高效的电源节电管理模式。节点电源选用普通干电池，在系统不进行数据收发时，令微控制器进入睡眠模式，以降低系统整体功耗。

3 系统软件设计

3.1 传感器节点软件

传感器节点软件流程如图2所示。系统启动后首先进行硬件和协议栈的初始化，然后发送入网信号，如果成功加入则运行协议找执行数据采集及处理任务，如果采集的数据正常则将其发送到汇集节点，否则发出报警。

4 结论

本文提出了一种基于无线传感网络的原油储罐远程监测系统。该系统以CC2530无线模块为核心对现场数据进行采集及发送，采用LabVIEW软件开发了一套上位机人机界面，实现了对原油储罐液位、温度等参数的远程监测。该系统已在实验室进行了联机调试，验证了其良好的数据采集能力和准确性。

参考文献：

[1] 刘锦华.油罐群远程实时监测系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2012.

[2] 李剑，姚金杰.无线传感器网络节点设计[J].仪表技术与传感器，2011（10） .

[3] 林金存.油库远程无线监测系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[4] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.endprint

（中国石化管道储运分公司南京输油处，江苏 南京 210046）

摘要：原油储罐监测是保障原油管道运输的重要措施。采用无线传感器网络技术设计了一种原油储罐远程监测系统，实现了原油储罐液位、温度等参数的远程实时监测。对系统结构、硬件电路、软件进行了介绍。

关键词：原油储罐；管道运输；远程监测；无线传感器网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）29-6846-02

原油储罐是原油管道运输的重要组成部分，其安全性关系到管道运输的正常运行。随着计算机、测量、网络、通信等技术的飞速发展，应用新技术实现原油储罐的远程监测成为可能，可以实现对储罐液位、温度以及环境参数的远程集中监测。传统的工业参数采集系统多采用有线方式，存在敷设困难、易受损、维护量大等问题。该文采用无线传感器网络技术，结合先进的测量仪表，设计了一种原油储罐远程监测系统。

1 系统结构

原油储罐远程监测系统由传感器节点、汇集节点、协调器节点、上位机组成。系统通过在储罐内布置液位、温度等传感器节点，获得储罐内原油液位、温度等参数。采集数据通过无线网络发送至汇集节点，再由RS485总线传送至上位机进行远程监测。系统结构如图1所示。

传感器节点为设备终端节点，必须能精确感知液位、温度等参数，终端节点是远程监测系统的基础。汇集节点将传感器节点采集的数据信息进行融合，并通过无线网络将信息发送至协调器节点。协调器将采集数据通过RS485总线发送至上位机实现远程监测，并能够能够直接开启和关闭整个无线网络，

上位机收集到采集数据后，通过数据分析算法完成数据的在线分析，并进行实时显示，同时将处理后的数据进行保存，以备日后查询。上位机软件采用LabVIEW虚拟软件技术开发，编程效率高，界面友好，并可参数配置。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要是指传感器节点、汇集节点和协调器节点的设计。考虑到各节点的功能不同，根据IEEE802.15.4标准，将协调器节点和汇集节点设计成全功能设备，将传感器节点设计为精简功能设备。协调器节点与汇集节点由CC2530微处理器的无线收发器、2.4G天线、复位按键和状态指示灯及外设组成，协调器还具备RS485总线接口，实现与上位机的通信。传感器节点硬件包括CC2530微处理器、传感器模块、电源模块、报警模块等组成。

CC2530微处理器为系统硬件核心。CC2530具备C8051系列单片机的所有功能，能够访问SFR、DATA和CORE/XDATA总线存储器；其集成了射频模块，可进行数据收发，收发数据时功率较低，提高了系统的使用寿命。

为了满足系统的低功耗、高稳定性要求，电源模块应尽量选用低能耗的器件，并采取高效的电源节电管理模式。节点电源选用普通干电池，在系统不进行数据收发时，令微控制器进入睡眠模式，以降低系统整体功耗。

3 系统软件设计

3.1 传感器节点软件

传感器节点软件流程如图2所示。系统启动后首先进行硬件和协议栈的初始化，然后发送入网信号，如果成功加入则运行协议找执行数据采集及处理任务，如果采集的数据正常则将其发送到汇集节点，否则发出报警。

4 结论

本文提出了一种基于无线传感网络的原油储罐远程监测系统。该系统以CC2530无线模块为核心对现场数据进行采集及发送，采用LabVIEW软件开发了一套上位机人机界面，实现了对原油储罐液位、温度等参数的远程监测。该系统已在实验室进行了联机调试，验证了其良好的数据采集能力和准确性。

参考文献：

[1] 刘锦华.油罐群远程实时监测系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2012.

[2] 李剑，姚金杰.无线传感器网络节点设计[J].仪表技术与传感器，2011（10） .

[3] 林金存.油库远程无线监测系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[4] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.endprint