專利名稱：多功能油電監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油井生產(chǎn)狀況監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種多功能油電監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今國外主流自動(dòng)化監(jiān)控產(chǎn)品主要集中在歐、美、日。這些產(chǎn)品的價(jià)格比較昂貴，二次開發(fā)難度大，對于油田井站監(jiān)控的大部分環(huán)境來講，不適合用于抽油機(jī)井井口設(shè)備的監(jiān)控；另外上述產(chǎn)品大多數(shù)著眼于通用工業(yè)監(jiān)控，對于抽油機(jī)井井口生產(chǎn)過程的監(jiān)控關(guān)注度和專業(yè)度不高，尤其是對抽油機(jī)工作過程中涉及行業(yè)應(yīng)用的特殊監(jiān)控量采集和特殊的計(jì)算，幾乎沒有比較適合的監(jiān)控產(chǎn)品相配套，比如當(dāng)今國外流行監(jiān)控廠家沒有對中國抽油機(jī)電機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，即使國外少數(shù)專業(yè)廠家提供相應(yīng)的監(jiān)控產(chǎn)品，其成套系統(tǒng)的價(jià)格非常高且并不適用于中國特色的油田生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種油氣和電氣參數(shù)綜合應(yīng)用的監(jiān)控產(chǎn)品，可取代現(xiàn)在井口安裝的油井控制器、電量采集器、無功補(bǔ)償器，一種產(chǎn)品解決油井監(jiān)控的多種應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了油井工作狀況的全面監(jiān)控，有效減少井口設(shè)備投入，提高性價(jià)比。其技術(shù)方案為:在底板上依次設(shè)有CPU中央處理控制單元、Al模擬量輸入采集單元、DI數(shù)字量輸入采集單元、DO數(shù)字量輸出控制單元、AC交流模擬量采集單元，電源管理單元設(shè)在底板的右側(cè)中部，GPRS單元設(shè)在底板的右側(cè)下部。多功能油電監(jiān)控裝置即可監(jiān)測油氣參數(shù)又可監(jiān)測電氣參數(shù)，油氣參數(shù)包括油溫、油壓、回壓、流量等，電氣參數(shù)包括電流、電壓、功率、電量，并且可利用電氣參數(shù)描述油井井下工作狀況。油井示功圖描述的是油井在不同負(fù)荷下一個(gè)沖次(周期)中做功情況，直接反應(yīng)油井工作狀況，如果功圖出現(xiàn)異常則表明油井工作異常(結(jié)蠟、斷脫、泵漏失等)，而電功率圖同樣可以反映油井的工作狀況，即通過一個(gè)沖次(周期)內(nèi)的電功率變化情況可擬合出油井示功圖，采用這種方法的好處是可減少采集示功圖需要安裝的一次測量設(shè)備(負(fù)荷傳感器和位移傳感器)，而這兩個(gè)設(shè)備是易耗品，這樣不僅節(jié)約成本，更提高了產(chǎn)品的易維護(hù)性和可用性，解決了現(xiàn)場的一大問題。本實(shí)用新型多功能油電監(jiān)控裝置采用了防爆機(jī)殼，軟件、硬件設(shè)計(jì)采用單元化，不同功能單元通過CAN總線有效的結(jié)合起來，監(jiān)控裝置具備后臺(tái)發(fā)布軟件，數(shù)據(jù)通過Modbus協(xié)議進(jìn)行傳輸。主控制功能單元采用M3內(nèi)核的STM32F107VCT6控制芯片盒CAN總線控制芯片來實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的管理工作，主控制單元具有GPRS/VDMA功能，應(yīng)用現(xiàn)有的GPRS單元可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，完成和后臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊。Al采集單元主要包含了一些隔離器件和控制器，實(shí)現(xiàn)了 4路(0-5)V電壓的采集和(5-20)mA電流的采集，主要完成抽油機(jī)井井口一些電壓、電流、溫度、壓力等模擬信號的采集；DI采集單元主要包含相關(guān)的隔離放大器件和自己的控制器，實(shí)現(xiàn)8路數(shù)字量的差分采集，主要完成抽油機(jī)井井口一些數(shù)字信號的采集；D0控制單元包含隔離器件、繼電器、控制器等器件，實(shí)現(xiàn)了 8路干節(jié)點(diǎn)輸出控制，主要完成抽油機(jī)井井口必要的控制；AC采集單元采用專用的三相電度芯片ADE7758，通過對抽油機(jī)電機(jī)三相電流和三相電壓的采集，完成抽油機(jī)電機(jī)工作狀態(tài)(功率因數(shù)、負(fù)荷、有功功率、無功功率等)的監(jiān)控，并在實(shí)現(xiàn)電功率圖對示功圖的裝換，是一款適合于抽油井、計(jì)量站、聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站等油田生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)油電數(shù)據(jù)綜合采集和深度應(yīng)用的通用終端產(chǎn)品。本實(shí)用新型抽油機(jī)井井口監(jiān)控裝置軟件部分應(yīng)用當(dāng)今流行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)配合功能單元化應(yīng)用軟件，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的所有軟硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制和協(xié)調(diào)信息和事件的并發(fā)活動(dòng)，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定性。本裝置整機(jī)具有以下功能特點(diǎn):數(shù)據(jù)采集功能:可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測油井相關(guān)參數(shù)(電壓、電流、井口溫度、壓力等)；能實(shí)時(shí)監(jiān)測抽油機(jī)電機(jī)的三相電流和三相電壓；能對現(xiàn)場抽油機(jī)的各種故障(電流、電壓過限，壓力過高、過低，光桿卡死時(shí)過載、停機(jī)、缺相、欠載等)進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。數(shù)據(jù)通信功能:支持常用類型通訊規(guī)約；支持現(xiàn)場各種智能傳感器傳輸數(shù)據(jù)；支持全雙工串行方式通訊，傳輸速率9600，19200bps可選；支持網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通訊數(shù)據(jù)采集，傳輸速率IOMbps/1OOMbps ;能夠接收處理不同格式的遙測量、遙信量、電度量，并處理為系統(tǒng)的統(tǒng)一格式，能夠接收處理各種油田井站的遠(yuǎn)程終端設(shè)備記錄的突發(fā)事件信息，實(shí)現(xiàn)對其得遙控、遙調(diào)等下行信息；具有GPRS遠(yuǎn)程通訊功能，能夠?qū)F(xiàn)場數(shù)據(jù)和二次儀表通訊數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程用戶平臺(tái)統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)集中和轉(zhuǎn)發(fā):實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息與其他控制主站和數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。電功率圖和示功圖的轉(zhuǎn)換功能:井口無需安裝傳感器/示功儀，通過常規(guī)低成本的電參設(shè)備采集電功率圖，通過算法計(jì)算出地面示功圖，準(zhǔn)確率可充分滿足工況診斷及變化趨勢分析需求。

附圖是本實(shí)新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，多功能油電監(jiān)控裝置，包括電源管理單元1、CPU控制單元2、Al采集單元3、DI采集單元4、D0控制單元5、AC采集單元6、GPRS單元7、底板8 ;在底板8上依次設(shè)有CPU控制單元2、Al采集單元3、DI采集單元4、DO控制單元5、AC采集單元6，電源管理單元I設(shè)在底板8的右側(cè)中部，GPRS單元7設(shè)在底板8的右側(cè)下部。抽油機(jī)井井口監(jiān)控裝置采用分布式集中控制設(shè)計(jì)，其中前七大功能單元除了電源管理單元都具有自己的CPU控制芯片，通過在底板上的總線地址進(jìn)行通訊，八大基本單元通過插盤分別與底板進(jìn)行連接，底板通過螺絲與機(jī)殼進(jìn)行安裝固定。本裝置軟件部分應(yīng)用模塊化的功能軟件設(shè)計(jì)，主CPU控制單元采用當(dāng)今流行的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，并集合CPU控制單元應(yīng)用程序完成整個(gè)裝置的所有軟硬件資源的分配、調(diào)度工作，處理和控制同時(shí)發(fā)生信息和事件，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定性。本裝置主要包括以下模塊化功能軟件:CPU控制單元管理軟件、Al模擬量采集單元管理軟件、DI數(shù)字量采集/DO數(shù)字量控制單元管理軟件、AC (交流模擬量)采集單元管理軟件、GPRS單元通訊管理軟件。本裝置根據(jù)油梁式抽油井井口監(jiān)控的特點(diǎn)，適合于野外環(huán)境下的抽油井井口的實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置。該裝置集計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，以嵌入式控制器為核心配合嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用，采用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)和Modbus通訊方式構(gòu)成功能強(qiáng)、操作簡單、安全可靠、性價(jià)比高的抽油機(jī)井井口監(jiān)控裝置，為抽油機(jī)井井口設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控提供良好的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.多功能油電監(jiān)控裝置，其特征在于:所述底板(8)上依次設(shè)有CPU控制單元(2)、AI采集單元(3)、DI采集單元(4)、D0控制單元(5)、AC采集單元(6)，所述電源管理單元(I)設(shè)在底板⑶的右側(cè)中部，所述GPRS單元(7)設(shè)在底板⑶的右側(cè)下部。
專利摘要多功能油電監(jiān)控裝置，其技術(shù)方案為在底板(8)上依次設(shè)有CPU控制單元(2)、AI采集單元(3)、DI采集單元(4)、DO控制單元(5)、AC采集單元(6)，所述電源管理單元(1)設(shè)在底板(8)的右側(cè)中部，所述GPRS單元(7)設(shè)在底板(8)的右側(cè)下部。本實(shí)用新型根據(jù)油梁式抽油井井口監(jiān)控的特點(diǎn)，適合于野外環(huán)境下的抽油井井口的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本實(shí)用新型操作簡單，安全可靠，性價(jià)比高，為抽油機(jī)井井口設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控提供良好的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品。
文檔編號E21B47/00GK203035181SQ201220631410
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王景泉, 喻萍, 劉文波 申請人:山東廣域科技有限責(zé)任公司