專利名稱：油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田生產(chǎn)中的油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置。
技術(shù)背景對于自動(dòng)化監(jiān)控的油井，每口井都有許多需要測控的參數(shù)；如抽油 機(jī)懸點(diǎn)載荷、懸點(diǎn)位移、油壓、套壓、流體溫度、流量、曲柄銷子報(bào) 警等參數(shù)。目前，采用常規(guī)RTU (遠(yuǎn)程終端單元)都是通過電纜與各個(gè) 傳感器相連接，施工安裝需要將這些電纜穿管、埋地、接線調(diào)試。因 此電纜、施工、調(diào)試的費(fèi)用很高，由于每口油井都要不定期地進(jìn)行修 井作業(yè)，修井作業(yè)期間容易造成電纜及接線的損壞；還需要定期對傳 感器進(jìn)行標(biāo)定；另外，自然老化以及人為破壞等因數(shù)也會(huì)使得電纜或 接頭受損。對于安裝了 RTU及各種傳感器的油井來說，電纜和接頭的 損壞以及連帶電源、接口電路的損壞是整體維護(hù)工作量的70%以上。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置，嵌入微功耗無線收發(fā)單元。工作時(shí)RTU對上位機(jī)(測控中心)可以使 用GPRS、 C匿A或其他無線通訊方式，對下(載荷、位移、油壓、套壓、 溫度、流量、報(bào)警等)都可以無線采集各個(gè)傳感器使用微功耗的小無 線通訊方式。這種模式使得RTU與上、下位之間沒有任何連線，數(shù)據(jù) 交換全部由無線方式進(jìn)行。RTU與傳感器之間采用微功耗的小無線通訊 方式，不受井場環(huán)境的影響?？朔F(xiàn)有的采用常規(guī)RTU監(jiān)控的油井， 電纜、施工、調(diào)試的費(fèi)用很高，容易造成電纜及接線的損壞的不足。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線4監(jiān)控裝置，主要由微處理器、微功耗無線收發(fā)模塊、GPRS/C匿A通訊模 塊、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路、操作鍵盤及寬溫液晶顯示器 構(gòu)成。采用SMT表貼工藝，將微處理器、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接 口電路集成在電路板上。外殼為鋁制隔爆型，其特征是主電路板上 安裝有微處理器、RS232/485接口電路、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、GPRS/C匿A 通訊模塊、鍵盤顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、天文時(shí)鐘電路、USB接口電路 及電源電路。微處理器通過導(dǎo)線分別與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、天文時(shí)鐘、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、操作鍵盤、寬溫液晶顯示器、USB接口和RS232/485接口 相連接。RS232/485接口與GPRS/CDMA通訊模塊相連接。本實(shí)用新型具 有采集模擬量、數(shù)字量、指令控制輸出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、顯示 及鍵盤設(shè)置功能，可以完成油水井所需要的各種操作。 在上述技術(shù)解決方案中，特征還在于
(1) 微功耗無線收發(fā)模塊U4采用NRF905單片型，能進(jìn)行程序控制 頻點(diǎn)、增益及通訊速率參數(shù)，其引腳3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13 分別與微處理器U1的腳1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30連接，腳 1、 7、 8、 15接參考地，腳2接電源，腳RF接天線。
(2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3采用AT45DB321B，能存儲(chǔ)1MB數(shù)據(jù)，其引腳 16+15、 14、 13與微處理器U1的腳61、 64、 54連接，腳2、 3、 7接電 源，腳8接參考地。
(3) 天文時(shí)鐘U2采用DS1305單片型，能產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、 秒，同時(shí)還具有兩個(gè)中斷口，其引腳15、 14和12分別與微處理器U1 的腳61、 64、 52連接，腳3、 5接32.768kHz晶體震蕩器，腳17、 20 接電源，腳l接備用電池，腳2、 10、 ll接參考地。
(4) 微處理器U1的腳9、 14、 15、 66、 67、 72分別接操作鍵盤顯示
面板六個(gè)觸摸鍵，完成對應(yīng)上、下、左、右、返回、確定功能。
(5) 寬溫液晶顯示器采用臺(tái)灣精顯的320x240寬溫顯示屏，其引腳6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分別與微處理器Ul的腳36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5連接，腳1、 17、 14接 電源，15腳接參考地。
(6)微處理器Ul的腳8、 10通過0. 1K電阻連接到USB接口的腳2、 3， USB的腳4連接參考地。 本實(shí)用新型有益效果是-
本實(shí)用新型油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置，嵌入微功耗無線收發(fā) 單元，對于油井的各種參數(shù)都可以無線采集，相當(dāng)于一個(gè)小型的集散 測控系統(tǒng)，由于沒有連接線，系統(tǒng)的擴(kuò)容十分方便，測控參量的類型、 點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，因此可以適應(yīng)抽油機(jī)、螺桿泵、電潛泵、注水井 等不同種類的井使用，只需要軟件配置即可。
系統(tǒng)工作時(shí)RTU對上位機(jī)(測控中心)可以使用GPRS、 CDMA或其 他無線通訊方式，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)型的RTU，對于分散的井群構(gòu)成測控系統(tǒng)非 常方便，若采用多中心方式則可以多級(jí)管理人員在千里之外進(jìn)行操作。
測控點(diǎn)(載荷、位移、油壓、套壓、溫度、流量、報(bào)警等)都使用 微功耗的小無線通訊方式，與RTU之間沒有任何連接線，因此各個(gè)傳 感器的安裝十分簡單，比如壓力傳感器只需采油工人象安裝普通壓力 表一樣的安裝即可，不需要專業(yè)技術(shù)人員連接電源、數(shù)據(jù)線等操作， 也無須接線后的電路調(diào)試。
本實(shí)用新型取消了 RTU與傳感器之間的連接線，沒有電纜及附設(shè)施 工等費(fèi)用、明顯的降低了系統(tǒng)安裝成本，并消除了由于電纜及接插件 引起的故障。
由于采用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，沒有各個(gè)電纜及信號(hào)線因老化、人為 破壞及作業(yè)施工引起的故障，系統(tǒng)的可靠性大大提高，可以減少專人 維護(hù)的工作量、維護(hù)工作量大大減少，維護(hù)的成本大大降低。
屏幕顯示采用中文界面，菜單方式，操作者一目了然，可以方便的設(shè)置各種功能，可操作性強(qiáng)。取消RTU與傳感器之間的連接線，使系統(tǒng)的安裝簡易快捷。本實(shí)用 新型的應(yīng)用降低電纜及施工費(fèi)用、減少專人維護(hù)的工作量、各傳感器 只是簡單安裝，無需專職人員、免除電纜附設(shè)及施工費(fèi)用，安裝費(fèi)用 降低、由電纜及接頭引起的故障為零，維護(hù)工作量大大減少、測量參 數(shù)的擴(kuò)展非常容易，沒有點(diǎn)數(shù)限制。


圖l是本實(shí)用新型油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置的原理框圖。 圖2是本實(shí)用新型油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置的電路圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:以一個(gè)HAJ-RTU油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置為例， 對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。參閱圖l。油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置由微處理器、微功耗無 線收發(fā)模塊、GPRS通訊模塊、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路、操 作鍵盤及寬溫液晶顯示器構(gòu)成。采用SMT表貼工藝，將微處理器、天 文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路集成在電路板上。外殼為鋁制隔爆型。 主電路板上安裝有微處理器、RS232/485接口電路、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、 GPRS通訊模塊、鍵盤顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、天文時(shí)鐘電路、USB接 口電路及電源電路。微處理器通過導(dǎo)線分別與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、天 文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、操作鍵盤、寬溫液晶顯示器、USB接口和RS232/485 接口相連接。RS232/485接口與GPRS通訊模塊相連接。參閱圖2。 (a)微功耗無線收發(fā)模塊U4采用NRF905單片型，能進(jìn) 行程序控制頻點(diǎn)、增益及通訊速率參數(shù)，其引腳3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13分別與微處理器U1的腳1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30連接，腳l、 7、 8、 15接參考地，腳2接電源，腳RF接天線。
(b) 存儲(chǔ)電路U3采用AT45DB321B，能存儲(chǔ)1MB數(shù)據(jù)，其引腳16+15、 14、 13與微處理器Ul的腳61、 64、 54連接，腳2、 3、 7接電源，腳 8接參考地。
(c) 時(shí)鐘電路U2采用DS1305單片型，能產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、 秒，同時(shí)還具有兩個(gè)中斷口，其引腳15、 14和12分別與微處理器U1 的腳61、 64、 52連接，腳3、 5接32. 768kHz晶體震蕩器，腳17、 20 接電源，腳l接備用電池，腳2、 10、 ll接參考地。
(d) 微處理器Ul的腳9、 14、 15、 66、 67、 72分別接鍵盤電路顯示 面板的六個(gè)觸摸鍵，完成對應(yīng)上、下、左、右、返回、確定功能。
(e) 液晶顯示采用臺(tái)灣精顯的320x240寬溫顯示屏，其引腳6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分別與微處理器U1的腳36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5連接，腳1、 17、 14接電源，15 腳接參考地。
(f) 微處理器Ul的腳8、 IO通過O. 1K電阻連接到USB接口的腳2、 3， USB的腳4連接參考地。
本實(shí)用新型安裝在隔爆盒內(nèi)，通過隔爆玻璃可以看見屏幕，屏幕 下方有防雨隔塵的六個(gè)觸摸薄膜鍵盤，在監(jiān)控現(xiàn)場連接220V交流電源 即可使用。使用時(shí)根據(jù)井況所須測控參數(shù)進(jìn)行配置，調(diào)出配置菜單可 以選擇壓力、溫度、流量、示功圖、報(bào)警等點(diǎn)數(shù)，并可直接采集顯示 各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。對于具體的單井需要選擇具體的小無線頻點(diǎn)，該井 所有的測控傳感器都因該工作在同頻點(diǎn)之下，相鄰的井則需要選擇其 他頻點(diǎn)，避免同頻干擾，由于是微功耗通訊，超過300米的距離就不 會(huì)有同頻干擾了，另外每一個(gè)RTU可以設(shè)定不同的地址，上位機(jī)可以 通過地址對應(yīng)不同的RTU進(jìn)行操作。
權(quán)利要求1、一種油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置，主要由微處理器、微功耗無線收發(fā)模塊、GPRS/CDMA通訊模塊、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路、操作鍵盤及寬溫液晶顯示器構(gòu)成，采用SMT表貼工藝，將微處理器、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、接口電路集成在電路板上，外殼為鋁制隔爆型，其特征是主電路板上安裝有微處理器、RS232/485接口電路、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、GPRS/CDMA通訊模塊、鍵盤顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、天文時(shí)鐘電路、USB接口電路及電源電路；微處理器通過導(dǎo)線分別與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、操作鍵盤、寬溫液晶顯示器、USB接口和RS232/485接口相連接，RS232/485接口與GPRS/CDMA通訊模塊相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置，其特 征是(a) 微功耗無線收發(fā)模塊U4采用NRF905單片型，能進(jìn)行程序控制 頻點(diǎn)、增益及通訊速率參數(shù)，其引腳3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13 分別與微處理器U1的腳1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30連接，腳 1、 7、 8、 15接參考地，腳2接電源，腳RF接天線；(b) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3采用AT45DB321B，能存儲(chǔ)1MB數(shù)據(jù)，其引腳 16+15、 14、 13與微處理器U1的腳61、 64、 54連接，腳2、 3、 7接電 源，腳8接參考地；(c) 天文時(shí)鐘U2采用DS1305單片型，能產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、 秒，同時(shí)還具有兩個(gè)中斷口，其引腳15、 14和12分別與微處理器U1 的腳61、 64、 52連接，腳3、 5接32. 768kHz晶體震蕩器，腳17、 20 接電源，腳l接備用電池，腳2、 10、 ll接參考地；(d) 微處理器Ul的腳9、 14、 15、 66、 67、 72分別接操作鍵盤顯示面板的六個(gè)觸摸鍵，完成對應(yīng)上、下、左、右、返回、確定功能；(e) 寬溫液晶顯示器采用臺(tái)灣精顯的320x240寬溫顯示屏，其引腳 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分別與微處理器Ul的腳36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5連接，腳1、 17、 14接 電源，15腳接參考地；(f) 微處理器Ul的腳8、 IO通過O. 1K電阻連接到USB接口的腳2、 3， USB的腳4連接參考地。
專利摘要油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程無線監(jiān)控裝置，應(yīng)用于油田生產(chǎn)中的油水井自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控。特征主電路板上安裝有微處理器、RS232/485接口電路、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、GPRS/CDMA通訊模塊、鍵盤顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、天文時(shí)鐘電路、USB接口電路及電源電路。微處理器通過導(dǎo)線分別與無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、天文時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、操作鍵盤、寬溫液晶顯示器、USB接口和RS232/485接口相連接。RS232/485接口與GPRS/CDMA通訊模塊相連接。效果能對油井的各種參數(shù)載荷、位移、油壓、套壓、溫度、流量、報(bào)警等無線采集。不受井場環(huán)境的影響。取消RTU與傳感器之間的連接線，使系統(tǒng)的安裝簡易快捷，降低電纜及施工費(fèi)用、減少專人維護(hù)工作量。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201170092SQ20082007930
公開日2008年12月24日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者張瑞華, 柏小京 申請人:中國石油天然氣股份有限公司