无线智能注水系统主要应用于油田注水，通过计算机客户端显示地面注水系统内的压强，流量等工业信息并发送控制指令控制地面设备。该系统的投运，可以方便地读出地面设备的数据及其变化趋势并及时地通过计算机进行控制。在设计系统时，首先根据需求设计相应的数据库，接着进行通信协议的设计，最后设计硬件系统和软件系统，实现数据的可视化显示，最终使设计的系统能实现地面设备与服务器通信，服务器与客户端通信以及数据的可视化显示。
系统主要应用于油田注水的实际项目中，在井下有阀门可以测量实时的流量与压力等信息，要求硬件系统可以和阀门以及计算机双向通信，也就是说硬件系统可以读取阀门的数据并传给计算机，也可以通过计算机发出的指令控制阀门。
系统硬件部分的需求是：
- 能够通过地面注水系统控制阀的通断以及压力计的读书，与井下系统进行通信。
- 能够使用流量计统计注水总体积。
- 能够通过网络（GPRS）将数据上传到服务器，并能够接收来自服务器的控制指令，执行相应动作。
系统软件部分的需求是：以WINDOWS操作系统和编程软件（以容易开发，开发快为选择标准，可以C#,组态王等等）应用支持平台，以SQL数据库系统为数据存储与处理核心，软件整体功能设计开发由服务器系统和客户端组成。
总体功能：实现基地与井口地面设备TCP/IP通讯连接、远程控制指令发布、远程数据的接收、实时数据分析与解析、数据存储和显示、注水井工作状态的实时监控。
系统总体结构设计
根据任务要求以及设备现场环境较复杂，不适于使用有线方式进行通信的特点，选用无线通信的通信方式。因为整个系统要求具有实时性，故对数据的传输速率有一定的要求，设备还具有需要长时间在线的特点。综合以上条件考虑，选用GPRS通信作为通信方式。以GPRS通信为载体，设计了一套软硬件结合的无线注水系统。
系统总体结构
系统总体结构如图2-1所示，在地面设备采集到信息之后会把地面数据传送到单片机系统，单片机系统会通过GPRS模块把数据传送到云服务器上并储存在云服务器的数据库里。计算机可以通过客户端应用访问查询服务器中的信息并在计算机上显示。计算机的控制指令可以通过服务器经过GPRS通信传送到单片机系统当中，再由单片机系统对井下设备进行控制。
图 系统总体结构
硬件总体结构设计
硬件总体结构如图2-2所示，选择STM32作为核心进行控制，外接GPRS模块用作通信，RS485模块作为与地上设备的接口模块，外连闪存存储数据。设备的实时数据通过RS485模块读进单片机存到存储单元里，读取到一定数量的数据后通过GPRS模块发送到服务器上，存到数据库中。同时硬件系统通过GPRS模块接收控制指令，通过单片机对地面设备进行控制。
图2 硬件总体结构
通过对已确定型号的设备和相关功能进行分析，确立了上图的方案：
- 注水控制系统及注水体积计算使用控制阀+流量计一体机实现，该设备为485总线控制；
- 管道压力检测，使用压力变送器实现，该设备接口为485总线；
- 与服务器的数据交换，拟使用GPRS与服务器进行TCP通信实现，采用串口转GPRS模块实现，接口类型为TTL；
软件流程图设计
软件流程图如图2-3所示，成功登陆后进入主界面，程序自动读取并显示可以控制的设备号。当用户选择设备控制功能时可以进行设备控制，发送控制信息。当用户选择信息显示功能时，可以进行实时和历史信息的图表以及组态显示。当用户并没有按要求进行操作或者登录失败时会进入错误情况处理。
图3 软件流程图
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