無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在油田中的應(yīng)用
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2．3 RF設(shè)計
自從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概念提出以來，許多的芯片公司如TI、Freesacle和Atmel等都以極大的熱情投入其中，大量的低功耗的RF芯片因此得以面世。許多針對此種網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議也紛紛提出，其中ZigBee聯(lián)盟提出的ZigBee協(xié)議是目前影響最深遠(yuǎn)的，也是目前最為成熟的一種協(xié)議。
本文節(jié)點采用ZigBee協(xié)議處理器CC2430，它是TI公司最新推出的符合ISM頻段的2．4 GHzIEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kb／s，可以實現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。CC2430工作頻帶范圍為：2．400～2．483 5 GHz，采用O-QPSK調(diào)制方式，超低電流消耗(RX：19．7 mA，TX：17．4 mA)，高接收靈敏度(-99 dBm)；IEEE 802．15．4 MAC層硬件可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測、16 b CRC校驗、電源檢測、完全自動MAC層安全保護(hù)(CTR，CBC-MAC，CCM)；CC2430只需要極少的外圍元器件，其外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路3個部分。
CC2430為IEEE 802．15．4的數(shù)據(jù)幀格式提供硬件支持。其MAC層的幀格式為：頭幀+數(shù)據(jù)幀+校驗幀；PHY層的幀格式為：同步幀+PHY頭幀+MAC幀，幀頭序列的長度可以通過寄存器的設(shè)置來改變?？梢圆捎?6 b CRC校驗來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀被送入RAM中的128 B的緩存區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的幀打包和拆包操作。
3 節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計
本設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作在ZigBee協(xié)議棧基礎(chǔ)上，其基本源代碼可以從TI公司獲得。關(guān)于ZigBee協(xié)議棧的工作原理及實現(xiàn)方法本文不再贅述。
3．1 網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)存儲策略
數(shù)據(jù)在普通節(jié)點采集并最多緩存24 h數(shù)據(jù)(FIFO結(jié)構(gòu))，如果每臺節(jié)點和超級節(jié)點實時在線連接，那么緩沖區(qū)里就沒有存下數(shù)據(jù)；
(1)小區(qū)中心節(jié)點按照時間先后順序，總緩存所轄節(jié)點發(fā)送過來的24 h數(shù)據(jù)(或更長)，不管此數(shù)據(jù)是否上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器；
(2)小區(qū)中心節(jié)點首選連接主服務(wù)器，連接成功將數(shù)據(jù)發(fā)送，如果超過1 h未能連接成功，則連接從服務(wù)器，連接成功將數(shù)據(jù)發(fā)送直到連接斷開；如果斷開了和從服務(wù)器的連接超過1 h，則連接主服務(wù)器；
(3)小區(qū)中心節(jié)點在連接成功后，總是試圖將緩存數(shù)據(jù)依次上傳；同時也能響應(yīng)服務(wù)器的讀取歷史數(shù)據(jù)的命令；
(4)小區(qū)中心節(jié)點支持采用短信方式更改主次服務(wù)器的IP及PORT。
3．2 數(shù)據(jù)傳輸類別
3．2．1 數(shù)據(jù)常規(guī)上行
數(shù)據(jù)常規(guī)上行是指各節(jié)點按照設(shè)定的采集間隔將數(shù)據(jù)采集并上傳，其流程如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/160522.htm
3．2．2 數(shù)據(jù)按需上行
除了常規(guī)的按間隔采集數(shù)據(jù)之外，在某些情況下，控制人員需要查看即時數(shù)據(jù)，這時就需要數(shù)據(jù)按需上行模式，這種模式采用一問一答模式，其流程圖如圖5所示。
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