無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。所述無(wú)線示功儀包括：激光位移傳感器、壓力載荷傳感器、采集放大模塊、核心處理模塊、無(wú)線通信模塊，其中，激光位移傳感器發(fā)射激光測(cè)量與地面之間的垂直位移來(lái)輸出位移值，本發(fā)明中的無(wú)線示功儀由激光位移傳感器直接測(cè)量位移，受抽油機(jī)震動(dòng)影響小，提高無(wú)線示功儀的示功圖的精確度，并解決了現(xiàn)有的示功儀不能很好的測(cè)量抽油機(jī)在大沖程和欠沖程工況下的困擾，所述無(wú)線示功儀系統(tǒng)具有至少一個(gè)分別安裝在不同抽油機(jī)上的無(wú)線示功儀，可以分別采集多個(gè)油井的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性組網(wǎng)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線示功儀，具體涉及一種基于激光測(cè)距，被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線示功儀是用于測(cè)試油井抽油機(jī)載荷和沖程并計(jì)算得出代表抽油機(jī)工況的示功圖的儀器設(shè)備。
[0003]目前市場(chǎng)上普遍的抽油機(jī)無(wú)線示功儀原理框圖如圖3所示，由加速度傳感器、壓力載荷傳感器、采集放大模塊、核心處理模塊、無(wú)線通信單元和外部上層設(shè)備組成。其具體工作流程為:由無(wú)線通信模塊接收到外部上層設(shè)備要求測(cè)量抽油機(jī)一個(gè)周期的示功圖的命令后，傳遞給核心處理模塊，核心處理模塊控制加速度傳感器和壓力式載荷傳感器測(cè)量一個(gè)周期(周期是根據(jù)抽油機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算所得)，兩者輸出的模擬信號(hào)通過(guò)采集放大模塊進(jìn)行處理后傳遞給核心處理模塊，在整個(gè)周期的測(cè)量中，核心處理模塊將保存不少于200點(diǎn)的載荷與加速度數(shù)據(jù)組，然后根據(jù)加速度值的兩次積分，得到初始各保存點(diǎn)的位移值，并需通過(guò)抽油機(jī)凸輪曲線、杠桿臂比等數(shù)值，修正出各保存點(diǎn)的正確位移值，最后通過(guò)無(wú)線通信單元發(fā)送到外部上層設(shè)備。
[0004]但是，這樣的無(wú)線示功圖測(cè)量方法采用了加速度傳感器兩次積分求位移的方法，使得位移測(cè)量精度很低。這是因?yàn)?
[0005]一、抽油機(jī)在上下運(yùn)動(dòng)工作過(guò)程中，基本都有振動(dòng)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)等干擾，造成所測(cè)得的加速度值本身就有很大誤差，
[0006]二、加速度值需要經(jīng)過(guò)兩次積分才能得到位移值，而由于加速度值存在誤差，使位移積分計(jì)算結(jié)果累計(jì)誤差更大，
[0007]三、由于加速度測(cè)量的受干擾問題，電氣設(shè)計(jì)上不得不做模擬或數(shù)字濾波處理，必然導(dǎo)致所測(cè)加速度值有相位滯后及幅值衰減，就無(wú)法與載荷數(shù)據(jù)保持時(shí)間同步，這為最后繪制出的示功圖帶來(lái)了整體性能上很大的誤差，
[0008]四、當(dāng)抽油機(jī)上下運(yùn)動(dòng)速度較慢時(shí)，也就是沖次很小時(shí)，加速度的變化很小，導(dǎo)致信噪比大為減小而無(wú)法正確測(cè)量。
[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有的示功儀存在數(shù)據(jù)誤差大的問題，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述示功儀存在數(shù)據(jù)誤差大的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種基于激光測(cè)距，被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，具有這樣的特征，包括:激光位移傳感器，用于發(fā)射激光測(cè)量位移來(lái)輸出位移值模擬量，壓力載荷傳感器，測(cè)量壓力載荷值來(lái)輸出壓力載荷值模擬量，采集放大模塊，接收并且放大位移值模擬量和壓力載荷值模擬量后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量，核心處理模塊，對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行處理和保存，以及無(wú)線通信模塊，將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量遠(yuǎn)距離發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心，其中，無(wú)線通信模塊包含:發(fā)送位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量的無(wú)線射頻通信單元，對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送的中繼單元，以及將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳送到遠(yuǎn)程控制中心的遠(yuǎn)程傳輸單元。
[0012]在本發(fā)明提供的無(wú)線示功儀中，還可以具有這樣的特征:其中，抽油機(jī)具有抽油桿,激光位移傳感器被安裝在抽油桿上,抽油桿上標(biāo)有被激光位移傳感器檢測(cè)的測(cè)量點(diǎn),激光位移傳感器通過(guò)測(cè)量與測(cè)量點(diǎn)之間的距離來(lái)獲得位移值，激光位移傳感器具有被設(shè)置在測(cè)量點(diǎn)位置處用于接收激光入射后增強(qiáng)反射的反光板。
[0013]另外，本發(fā)明還提供了一種基于激光測(cè)距的無(wú)線示功儀系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括:一個(gè)遠(yuǎn)程控制中心和至少一個(gè)分別安裝在至少一個(gè)抽油機(jī)上的無(wú)線示功儀。
[0014]另外，本發(fā)明還提供了一種在抽油機(jī)上使用該無(wú)線示功儀的示功圖測(cè)量方法，具有這樣的特征，包含以下步驟:將無(wú)線示功儀安裝在抽油機(jī)上，開機(jī)運(yùn)行，遠(yuǎn)程控制中心向無(wú)線示功儀發(fā)送測(cè)量指令，激光位移傳感器和壓力載荷傳感器分別同時(shí)測(cè)量位移和壓力載荷，形成位移值模擬量和壓力載荷值模擬量輸送給采集放大模塊，采集放大模塊對(duì)位移值模擬量和壓力載荷值模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換為位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳輸給核心處理模塊，一個(gè)周期的測(cè)量結(jié)束后，核心處理模塊將保存的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量通過(guò)無(wú)線射頻通信單元發(fā)送給中繼單元，中繼單元將接收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元遠(yuǎn)距離傳送到遠(yuǎn)程控制中心，以及遠(yuǎn)程控制中心根據(jù)收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量繪制示功圖。
[0015]發(fā)明的作用與效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明涉及的一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，因?yàn)橛杉す馕灰苽鞲衅靼l(fā)射激光測(cè)量距離來(lái)輸出位移值模擬量，所以，受抽油機(jī)震動(dòng)影響小，位移值模擬量經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，使核心處理模塊得到精確的位移值數(shù)字量，從而提高遠(yuǎn)程控制中心繪制示功圖的精確度，并且本發(fā)明涉及的無(wú)線示功儀采用直接測(cè)量的方法，從而無(wú)需進(jìn)行加速度值的二次積分運(yùn)算，使得對(duì)于抽油機(jī)加速、減速以及勻速等不同工作狀態(tài)都能很好地進(jìn)行測(cè)量工作，適用于抽油機(jī)在大沖程和欠沖程工況使用，因此，本發(fā)明能夠提供一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，應(yīng)用于不同的工作環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀的框圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中無(wú)線示功儀系統(tǒng)的框圖；以及[0019]圖3為【背景技術(shù)】中的無(wú)線示功儀的框圖。
[0020]圖中，100.無(wú)線示功儀，200.無(wú)線示功儀系統(tǒng)，1.激光位移傳感器，2.壓力載荷傳感器，3.采集放大模塊，4.核心處理模塊，5.無(wú)線通信模塊，6.無(wú)線射頻通信單元，7.中繼單元,8.遠(yuǎn)程傳輸單元,9.遠(yuǎn)程控制中心。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體闡述。
[0022]實(shí)施例
[0023]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀的框圖。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例中基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀100，包括:激光位移傳感器1、壓力載荷傳感器2、采集放大模塊3、核心處理模塊4以及無(wú)線通信模塊5。
[0025]其中，無(wú)線通信模塊5包含無(wú)線射頻通信單元6、中繼單元7以及遠(yuǎn)程傳輸單元8。
[0026]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中無(wú)線示功儀系統(tǒng)的框圖。
[0027]如圖2所示，本實(shí)施例中的無(wú)線示功儀系統(tǒng)200，包括:一個(gè)遠(yuǎn)程控制中心9和至少一個(gè)無(wú)線示功儀100。
[0028]如圖1和圖2所示，抽油機(jī)具有圖中未顯示的抽油桿，激光位移傳感器I被安裝在抽油桿上,抽油桿上標(biāo)有被所述激光位移傳感器I檢測(cè)的測(cè)量點(diǎn),激光位移傳感器I通過(guò)測(cè)量與測(cè)量點(diǎn)之間的距離來(lái)獲得所述位移值，激光位移傳感器I具有圖中未顯示的被設(shè)置在測(cè)量點(diǎn)位置處用于接收激光入射后增強(qiáng)反射的反光板。
[0029]激光位移傳感器I和壓力載荷傳感器2分別與采集放大模塊3相連接，激光位移傳感器I用于發(fā)射激光直接測(cè)量位移來(lái)輸出位移值模擬量，壓力載荷傳感器2直接測(cè)量壓力載荷值來(lái)輸出壓力載荷值模擬量，采集放大模塊3接收并且放大位移值模擬量和壓力載荷值模擬量后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量，核心處理模塊4與采集放大模塊3相連接，核心處理模塊4對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行處理和保存，無(wú)線通信模塊5與核心處理模塊4相連接，無(wú)線通信模塊5將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量遠(yuǎn)距離發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心9。
[0030]在無(wú)線通信模塊5中，無(wú)線射頻通信單元6與核心處理模塊4相連接，用于發(fā)送位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量，中繼單元7與無(wú)線射頻通信單元6相連接，對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，遠(yuǎn)程傳輸單元8將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳送到遠(yuǎn)程控制中心9。
[0031]如圖2所示，將多個(gè)無(wú)線示功儀100分別安裝在多個(gè)圖中未顯示的抽油機(jī)上，分別采集多個(gè)油井的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心9，組成無(wú)線示功儀系統(tǒng)200來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域性組網(wǎng)測(cè)量。
[0032]在抽油機(jī)上使用無(wú)線該示功儀100的示功圖測(cè)量方法，包含以下步驟:
[0033]將無(wú)線示功儀100安裝在圖中未顯示的抽油機(jī)上，將激光位移傳感器I垂直于地面安裝，并在激光位移傳感器I正下方的測(cè)量點(diǎn)位置處放置圖中未顯示的反光板，開機(jī)運(yùn)行。
[0034]遠(yuǎn)程控制中心9向無(wú)線示功儀100發(fā)出測(cè)量指令。
[0035]激光位移傳感器I和壓力載荷傳感器2分別同時(shí)測(cè)量位移和壓力載荷，形成位移值模擬量和壓力載荷值模擬量輸送給采集放大模塊3。
[0036]采集放大模塊3對(duì)位移值模擬量和壓力載荷值模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換為位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳輸給核心處理模塊4。
[0037]—個(gè)周期的測(cè)量結(jié)束后，核心處理模塊4將保存的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量通過(guò)無(wú)線射頻通信單元6發(fā)送給中繼單元7。
[0038]中繼單元7將接收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元8遠(yuǎn)距離傳送到遠(yuǎn)程控制中心9。
[0039]遠(yuǎn)程控制中心9根據(jù)收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量繪制示功圖。
[0040]實(shí)施例的作用與效果
[0041]根據(jù)本實(shí)施例提供的基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，因?yàn)榧す馕灰苽鞲衅靼l(fā)射激光測(cè)量與地面之間的垂直距離來(lái)輸出位移值模擬量，所以，這種結(jié)構(gòu)的無(wú)線示功儀測(cè)量時(shí)受抽油機(jī)震動(dòng)影響小，位移值模擬量經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，使核心處理模塊得到精確的位移值數(shù)字量，從而提高遠(yuǎn)程控制中心繪制示功圖的精確度，并且本發(fā)明涉及的無(wú)線示功儀采用直接測(cè)量的方法，從而無(wú)需進(jìn)行加速度值的二次積分運(yùn)算，對(duì)于抽油機(jī)加速、減速以及勻速等不同工作狀態(tài)都能很好地進(jìn)行測(cè)量工作，因此，本發(fā)明提供的無(wú)線示功儀能適用于不同的工作環(huán)境。
[0042]本實(shí)施例提供的無(wú)線示功儀中，因?yàn)闊o(wú)線通信模塊采用中繼單元對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，又通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元向遠(yuǎn)程控制中心繼續(xù)傳送，因此，本發(fā)明提供的無(wú)線示功儀傳輸距離不受限制。
[0043]本實(shí)施例提供的無(wú)線示功儀系統(tǒng)包含至少一個(gè)無(wú)線示功儀，針對(duì)油田的實(shí)際情況需要，可以分別采集多個(gè)油井的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性組網(wǎng)測(cè)量。
[0044]當(dāng)然本發(fā)明所涉及的示功儀、示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法并不僅僅限定于在本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，其特征在于，包括: 激光位移傳感器，用于發(fā)射激光測(cè)量位移來(lái)輸出位移值模擬量； 壓力載荷傳感器，測(cè)量壓力載荷值來(lái)輸出壓力載荷值模擬量； 采集放大模塊，接收并且放大所述位移值模擬量和所述壓力載荷值模擬量后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量； 核心處理模塊，對(duì)所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行處理和保存；以及無(wú)線通信模塊，將所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量遠(yuǎn)距離發(fā)送到所述遠(yuǎn)程控制中心， 其中，所述無(wú)線通信模塊包含:發(fā)送所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量的無(wú)線射頻通信單元；對(duì)所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送的中繼單元；以及將所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量傳送到所述遠(yuǎn)程控制中心的遠(yuǎn)程傳輸單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線示功儀，其特征在于: 其中，所述抽油機(jī)具有抽油桿，所述激光位移傳感器被安裝在所述抽油桿上， 所述抽油桿上標(biāo)有被所述激光位移傳感器檢測(cè)的測(cè)量點(diǎn)，所述激光位移傳感器通過(guò)測(cè)量與所述測(cè)量點(diǎn)之間的距離來(lái)獲得所述位移值， 所述激光位移傳感器具有被設(shè)置在所述測(cè)量點(diǎn)位置處用于接收所述激光入射后增強(qiáng)反射的反光板。
3.一種基于激光測(cè)距的無(wú)線示功儀系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一個(gè)遠(yuǎn)程控制中心和至少一個(gè)分別安裝在至少一個(gè)抽油機(jī)上的無(wú)線示功儀， 其中，所述遠(yuǎn)程控制中心、所述無(wú)線示功儀以及所述抽油機(jī)為權(quán)利要求1至權(quán)利要求2任一項(xiàng)中所述的遠(yuǎn)程控制中心、無(wú)線示功儀以及抽油機(jī)。
4.一種在抽油機(jī)上使用如權(quán)利要求1中所述的無(wú)線示功儀的示功圖測(cè)量方法，其特征在于，包含以下步驟: 將所述無(wú)線示功儀安裝在所述抽油機(jī)上，開機(jī)運(yùn)行； 所述遠(yuǎn)程控制中心向所述無(wú)線示功儀發(fā)送測(cè)量指令； 所述激光位移傳感器和所述壓力載荷傳感器分別同時(shí)測(cè)量位移和壓力載荷，形成所述位移值模擬量和所述壓力載荷值模擬量輸送給所述采集放大模塊； 所述采集放大模塊對(duì)所述位移值模擬量和所述壓力載荷值模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換為所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量傳輸給所述核心處理模塊； 一個(gè)周期的測(cè)量結(jié)束后，所述核心處理模塊將保存的所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量通過(guò)所述無(wú)線射頻通信單元發(fā)送給所述中繼單元； 所述中繼單元將接收到的所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元遠(yuǎn)距離傳送到所述遠(yuǎn)程控制中心；以及 所述遠(yuǎn)程控制中心根據(jù)收到的所述位移值數(shù)字量和所述壓力載荷值數(shù)字量繪制示功圖。
【文檔編號(hào)】E21B47/12GK103573252SQ201310543077
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張學(xué)典, 潘麗娜, 于西龍, 李荊軒, 常敏, 董世坤, 初昀 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)