一 概述

1.1 产品概述

NDTU系列无线通讯终端是ZigBee 网与433网/蓝牙/GORS连接的桥梁，它解决了ZigBee 网因功率限制传送距离有限的问题，它是由ZigBee 无线模块、433模块、蓝牙模块、GPRS模块、网络协议数据处理单元及电源模块构成。

1.2 仪器的功能

无线通讯终端（数据集中控制器）与无线示功仪、温压仪等终端设备进行短距离ZigBee交换数据，无线通讯终端与主站组网实现油田生产信息系统的远距离网络命令接收和数据传输，或与现场近距离手操器网络命令接收和数据传输。

(1).     单井计量型无线通讯终端内置大容量存储器，能记录至少两千张功图信息；

(2).     全系列无线通讯终端具备RS232调试通信接口；

(3).     多种无线通信方式组合：单433组网型、蓝牙单井型、433与蓝牙混合型、蓝牙与GPRS混合型；

1.3 通信方式与系统结构

1. 对于433组网型无线通讯终端，则具有两层无线通信方式，分别是近距离ZigBee（IEEE 802.15.4标准）和远距离433无线通信，ZigBee使用免费频段2.4G、高抗干扰、高保密性、自动动态组网，数据传送速率250KBps。433通信模块使用433MHz，符合全球ISM频段通信标准，可靠传输离距约3km。

a)   无线通讯终端与井口设备（无线示功仪、无线温压仪等）通信方式为ZigBee无线通信，通信距离约100m；

b)   无线通讯终端与中控室或现场区域平台的433主站设备的通信方式采用433MHz的无线通信，可靠传输离距约3km。

2. 手抄器单井计量型无线通讯终端具有两层无线通信方式分别为近距离ZigBee（IEEE 802.15.4标准）和近距离蓝牙通信，都使用免费频段2.4GHz。

a)   无线通讯终端与井口设备（无线示功仪、无线温压仪等）通信方式为ZigBee无线通信，通信距离约100m；

b)   无线通讯终端与手抄器的通信方式采用蓝牙无线通信，可靠传输离距约15米。

3. 手抄器单井计量与GPRS远传型无线通讯终端具有三种无线通信方式分别为近距离ZigBee（IEEE 802.15.4标准）、近距离蓝牙通信和远距离GPRS，ZigBee和蓝牙都使用免费频段2.4GHz。

a)   无线通讯终端与井口设备（无线示功仪、无线温压仪等）通信方式为ZigBee无线通信，通信距离约100m；

b)   无线通讯终端与手操器的通信方式采用蓝牙无线通信，可靠传输离距约20米。

c)   无线通讯终端与中控室或现场区域平台的GPRS主站设备的通信方式采用GPRS的无线通信。

二 型号说明

本仪器型号表示为NDTUⅠ：即设计代号为Ⅰ（433组网型）。

三 主要技术指标

工作温度范围：-20℃～ +70℃

外形尺寸：长136×宽141×高85

3.1 近距离ZigBee无线通讯指标

a) 协议标准 IEEE 802.15.4，频段 2.405-2.48GHz，

b) 发射功率 10mW

d) 接受灵敏度 -90dbm

e) 通讯距离 100m

f) 数据传输速率 250KBps

g) 信道数   16

h) 通信延时  设备接入<30ms、睡眠唤醒<15ms、通道建立<15ms

i) 调制方式 DSSS（0_QPSK）

j) 寻址方式 64位IEEE地址，8位网络地址

k) 数据加密 128-bit AES

l) 错误校验 CRC-16/32

m) 信道接入方式 CSMA-CA

3.2 远距离433无线通讯指标

a)  最大发射功率30dBm；

b)  全球ISM频段工作频率，符合全球ISM频段通信标准，无需申请频点；

c)  多信道：提供多个信道通信；

d)  完善的通讯协议，数据实时通信：半双工无线通信，实时收发通信；

e)  通信速率：9600bps；

f)  通讯距离：

在视距情况下，天线高度>2米，天线增益3dBi,可靠传输离距>3200m。

g)  透明的数据传输。

h)  高抗干扰能力和低误码率：GFSK调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10^-3时，可得到实际误码率10^-5～10^-6。

工作寿命长，稳定性好，工作温度范围宽：工作温度均在-40～+85摄氏度范围，器件年老化率均不超过0.5ppm。

3.3 蓝牙无线通讯指标

a)   发射功率为3dBm；

b)   可视通讯距离约20m；

c)   低电压3.3V 工作；

d)   自适应跳频技术；

e)   蓝牙Class 2 功率级别；

f)   存储温度：-40 至+85 度，工作温度：-25 至+75 度；

g)   数据传输速率115200bps。

3.4 GPRS无线通讯指标

(1).支持EGSM900/GSM1800无线网络；

(2).GPRS Class B；

(3).支持全速率，增强全速率和半速率；

(4).支持完善的AT命令；

(5).SIM卡 3V/1.8V自动检测；

(6).串行数据速率：110~230400bits/s；

(7).通信电流：<600mA；

四 设备结构

4.1 设备结构框图

433组网型无线通讯终端系统结构

手抄器单井计量型（GPRS远传可选）无线通讯终端系统结构

五 参数配置

5.1 蓝牙配置

设备采用广州汇承信息科技有限公司的HC-04 工业级蓝牙模块。

USB转串口配置线缆采用CH341A芯片，需安装相应驱动。

需配置波特率和蓝牙名称。

    AT 指令集：

1、测试通讯

发送：AT（返回OK，一秒左右发一次）

返回：OK

2、改蓝牙串口通讯波特率

发送：AT+BAUD1

返回：OK1200

发送：AT+BAUD2

返回：OK2400

……

1---------1200

2---------2400

3---------4800

4---------9600

5---------19200

6---------38400

7---------57600

8---------115200

9---------230400

A---------460800

B---------921600

C---------1382400

不建议用在超过115200 的波特率，信号的干扰会使系统不稳定。设置超过115200 后用电脑无法使用，要用单片机编程于高于115200 才能使用此波特率和重新发AT 命令设低波特率用AT 命令设好波特率后，下次上电使用不需再设，可以掉电保存波特率。

HC-04模块默认是9600，配置为115200。

3、改蓝牙名称

发送：AT+NAMEname

返回：OKsetname

参数name：所要设置的当前名称，即蓝牙被搜索到的名称。20 个字符以内。

例：发送AT+NAMEND-191

返回OKsetname

这时蓝牙名称改为ND-191

参数可以掉电保存，只需修改一次。PDA 端刷新服务可以看到更改后的蓝牙名称。

4、改蓝牙配对密码

发送：AT+PINxxxx

返回：OKsetpin

参数xxxx：所要设置的配对密码，4 个字节，此命令可用于从机或主机。从机是适配器或手机弹出要求输入配对密码窗口时，手工输入此参数就可以连接从机。主蓝牙模块搜索从机后，如果密码正确，则会自动配对，主模块除了可以连接配对从模块外，其他产品包含从模块的时候也可以连接配对，比如含蓝牙的数码相机，蓝牙GPS，蓝牙串口打印机，等等，特别地，蓝牙GPS 为典型例子

例：发送AT+PIN8888

返回OKsetpin

这时蓝牙配对密码改为8888，模块在出厂时的默认配对密码是1234。

参数可以掉电保存，只需修改一次。

5、获取版权命令：AT+VERSION

返回Linvor 则为正品

       详见HC-04说明文档.pdf

5.2 433模块配置

       433模块采用上海上志电子的SM55D-433模块，USB转串口线及驱动（无线模块USB接口驱动）由模块厂家提供。

       SM55D-433模块可配置31个信道，模块使用前只需配置信道。

    00  00 427.00     11 0B 430.30      22 16 433.60

01  01 427.30     12 0C 430.60      23 17 433.90

03 02 427.60      13 0D 430.90      24 18 434.20

03 03 427.90      14 0E 431.20      25 19 434.50

04 04 428.20      15 0F 431.50      26 1A 434.80

05 05 428.50      16 10 431.80      27 1B 435.10

06 06 428.80      17 11 432.10      28 1C 435.40

07 07 429.10      18 12 432.40      29 1D 435.70

08 08 429.40      19 13 432.70      30 1E 436.00

09 09 429.70      20 14 433.00      31 1F 436.30

10 0A 430.00      21 15 433.30

SM55D有一组 5 位的短路跳线组(JP2),分别定义为 ABCDE，跳线开路(不插短路器)为1，跳线短路(插入短路器)为0，则跳线组的定义如下：

注：跳线组修改后，必须重新上电或复位后，设置才能生效。

SM55D的信道设置方法：

SM55D的信道配置，用户可通过命令的方式进行设置，设置方法如下：

将JP1/Pin8(SLP/SET) 接高电平或者JP2的A跳线断开，E跳线跳上接地，模块进入休眠或信道设置状态，设置命令固定为5 字节，SM55D可以通过COM1(UART/TTL)接口或COM2接口设置信道。

其中前一个字节为命令字，后一个字节为参数(信道号)，格式如下：

FE FE FE Comm, Para

FE FE FE为唤醒信号（十六进制）；

Comm为命令字，设置信道有2 个命令：

1、Comm=’C’(0x43)时，表示设置信道并将信道号保存到EEPROM中，下次启动时，用EEPROM中的信道号作为初始值，该命令因为需要写EEPROM，执行时间较长，大约需要10ms。

2、Comm=’c’ (0x63)时，表示设置信道但不保存信道号，下次启动使用EEPORM 中保存的信道号作为初始信道，该命令执行非常快，大约1ms即可完成。

Para 为信道参数，取值0x00～0x1F。

信道设置成功后，模块则返回一个字节的当前信道号，取值为 0x00～0x1F 之间的 16进制数。

设置成功以后，您将JP2的A跳线插上，就可以进入工作状态，再重新上电一次就可以新的通信参数测试通信了(在通信测试时,最好使用两台计算机两个串口来测试).

例：FE FE FE 43 1F，设置信道1F并将信道号保存到EEPROM中。

用上海上志电子的无线模块调试工具（ScienceTool.exe）或串口调试助手，如下图：10ms 定时发送，直到显示1F即信道设置成功。

       详见SM55_STD_datasheet_ch.pdf或SM55_433MHz动态修改信道休眠功能.pdf。

5.3 GPRS模块配置

    GPRS模块进入配置状态：

    通过出厂配置的RS232串口线或RS232-485转换线把IP MODEM和用于配置的PC连接起来，如下图，通过专门的配置软件（IP Modem Configure_2011-06-28.exe）进行参数配置，模块连接上PC时在输出信息栏内会给出提示信息：需要重新给IP MODEM上电，让设备进入配置状态。

需配置参数：

(1).     电信服务器IP：61.155.9.133

(2).     端口：5010（主中心地址和备中心地址一致）

(3).     信息调试等级：0

(4).     设备工作波特率：115200

(5).     设备ID号码（8位）：000000XX

(6).     设备SIM号码（固定11位）：139XXXXXXXX（默认：13912345678）

逐项配置并保存即可，详见F2103 GPRS IP Modem 使用手册.pdf或四信IP Modem简易设置指南.pdf。

六 安装与维护

6.1 结构示意图

6.2 接口定义

端子排定义：

拨码开关定义：

状态指示灯定义：

注：从拨码开关一侧开始

6.3 安装步骤

(1). 首先停止抽油机，切断抽油机总电源，断开电控柜开关；

(2). 将无线通讯终端吸附在抽油机电机控制柜内的合适位置（上面或侧面上的空闲位置）；

(3). 有两相电的直接对应好L、N连接，没有的任取一相电压与地线组成220V接到无线通讯终端的电源输入端；

(4). 检查所有接线正确后，再上电启动抽油机。

6.4 安装注意事项

(1).   NDTU系列无线通讯终端尽可能安装在控制柜内部上方，平时注意关闭控制柜柜门，避免雨淋；

(2).   电源：交流电源电压220V，建议与用户设备共用电源和地，请采用单点接入法；

(3).   在使用吸盘天线时，有条件的应在天线与馈线之间接避雷器，再将馈线接到ND-433无线通信主站设备的天线接口上，夏季雷区尤其要注意这一点；

(4).   施工时应避免磕碰、弄脏太阳能电池板，以免影响采光效果；

(5).   天线应垂直指向天空，使无线通讯信号覆盖范围广。

6.5 维护注意事项

(1).   由于无线通讯终端属于精密设备，油井大修作业时，需拆下由专人保管，标贴好油井名，并注意天线的保护，不要沾上原油，尤其是太阳能面板不要沾上原油。

(2).   平时注意关闭控制柜柜门，避免雨淋；