專利名稱：一種針對綜合錄井儀的多功能采集接口系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及綜合錄井儀的數(shù)據(jù)采集技術(shù)領域，特別是基于CAN總線和無線網(wǎng)絡的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠確保錄井實時數(shù)據(jù)穩(wěn)定、及時、安全的采集及傳輸。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代綜合錄井儀主要包括傳感器系統(tǒng)和采集接ロ系統(tǒng)組成的下位機；采集エ控機和相關采集處理軟件組成的上位機；井場綜合錄井信息遠程傳輸及發(fā)布系統(tǒng)。而其中的綜合錄井儀采集接ロ系統(tǒng)主要完成以下幾項任務實現(xiàn)密度傳感器、溫度傳感器、電導傳感器等18個模擬量信號和轉(zhuǎn)速、泵沖、絞車(可逆計數(shù))等6個開關量信號 的實時采集；對模擬量信號進行A/D轉(zhuǎn)換、信號匯總、信號調(diào)理和數(shù)據(jù)通信；下位機采集信號到采集エ控機網(wǎng)絡信號的轉(zhuǎn)換和傳輸。目前現(xiàn)場廣泛使用的綜合錄井儀采集接ロ主要是集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和CAN總線采集系統(tǒng)。集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用一対一尋址的串行接ロ傳輸，信號檢測、傳輸可靠性較差，且工程開エ布線和工程完工后的拆卸工作繁重，維護維修工作量大，甚至可能引起儀器損壞，從而降低綜合錄井儀的整體性能。CAN (Controller Area Network)總線采集系統(tǒng)由一根現(xiàn)場總線將所有傳感器連通并完成所需信息的傳輸，具有較高的可靠性和良好的錯誤檢測能力，可以大幅度減少連接線纜，降低維護及安裝費用，因此已逐漸淘汰集中式系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場得到了廣泛的應用。鉆井井場環(huán)境的復雜化和惡劣的エ礦條件要求綜合錄井儀器有更大的環(huán)境適應性和安全保障能力，長期的應用實踐和鉆井工程技術(shù)的發(fā)展對綜合錄井儀采集接ロ的設計上也提出了更高的要求(I)提高綜合錄井儀采集接ロ系統(tǒng)對井場復雜環(huán)境的適應性。(2)加強錄井信息采集和傳輸?shù)膶崟r性、穩(wěn)定性和可靠性。(3)提高綜合錄井儀數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)陌踩?。隨著現(xiàn)場施工環(huán)境的復雜化，CAN總線采集接ロ系統(tǒng)難以滿足惡劣安裝環(huán)境下的錄井設備施工要求，而無線通訊網(wǎng)絡給設備的安裝和錄井數(shù)據(jù)的傳輸帶來了便利，集成兩者的優(yōu)點則更能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需求。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)場施工復雜環(huán)境對綜合錄井儀采集接ロ的要求，本實用新型提出了ー種多功能的采集接ロ系統(tǒng)，使采集接ロ系統(tǒng)的綜合性能得到顯著提高，以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)對錄井數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)囊?。本實用新型是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，包括下位機前級采樣系統(tǒng)，其特征在于在所述下位機前級采樣系統(tǒng)上集成有CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)和CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)與無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)兩者結(jié)合的集合系統(tǒng)。[0013]所述的CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)包括CAN總線和作為防爆結(jié)點串聯(lián)在CAN總線上的多個傳感器接線盒，所述防爆結(jié)點中內(nèi)置了含8個電流信號和3個脈沖信號通道的前級采樣板，防爆結(jié)點中的另外ー個結(jié)點內(nèi)置有網(wǎng)絡連接卡，所述網(wǎng)絡連接卡通過網(wǎng)線與上位采集エ控機連接并完成CAN協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸。所述多個傳感器接線盒是指分別位于鉆臺、鉆井液入口、鉆井液出口和循環(huán)罐處的傳感器接線盒。所述的前級采樣板包括信號采集器，與信號采集器連接并將采集的信號放大的信號放大器，與信號放大器連接并濾波處理的低通濾波器，與低通濾波器連接并對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接并對信號進行隔離處理的光電隔離器，和光電隔離器連接的網(wǎng)路單片機；所述前級采樣板上還設置有無線通訊模塊。所述無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)包括安裝在傳感器接線盒防爆結(jié)點板卡上的無線通訊模塊，各個傳感器接線盒防爆結(jié)點之間組成無線局域網(wǎng)，前級采樣板通過所述無線局域網(wǎng)與 網(wǎng)絡連接卡連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果表現(xiàn)在I、綜合錄井儀多功能采集接ロ系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場實際需要選擇使用CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)和集合系統(tǒng)三種模式，使綜合錄井儀更加適應了井場復雜環(huán)境的要求。多功能采集接ロ系統(tǒng)具有更加豐富的I/o、廣泛的連接性、強大的擴展性，采集接ロ的靈活選擇可避免復雜現(xiàn)場環(huán)境的局限，方便了錄井設備的安裝和維護，最大程度上的保障了錄井信息采集和傳輸?shù)膶崟r性、穩(wěn)定性和可靠性得到，從而確保錄井實時數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、及時、安全的傳輸。2、本實用新型采用無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)模式，在分別位于鉆臺、鉆井液入口、鉆井液出口、循環(huán)罐處的傳感器接線盒防爆結(jié)點的板卡上安裝數(shù)字無線傳輸模塊，各個結(jié)點相互之間組成無線局域網(wǎng)。每個前級采樣板把采集到的數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡連接卡上，網(wǎng)絡連接卡和前級采樣結(jié)點之間是點對多點無線通訊方式，同時網(wǎng)絡連接卡完成無線局域網(wǎng)協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并通過網(wǎng)線將采集數(shù)據(jù)送至上位エ控機。當井場環(huán)境條件特別復雜，布線及維護困難吋，這種模式具有一定的優(yōu)勢。3、本實用新型采用集合系統(tǒng)的模式，前級采樣結(jié)點采用CAN總線串聯(lián)，網(wǎng)絡連接卡與CAN總線之間采用傳輸模塊連接，每塊電路板卡安裝了撥碼開關，現(xiàn)場操作員根據(jù)實際需要進行靈活設置，這種模式綜合了 CAN和無線兩種模式的優(yōu)點，充分滿足鉆井現(xiàn)場的環(huán)境要求。

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型作進ー步的詳細說明，其中圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為前級采樣板的結(jié)構(gòu)示意圖圖中標記I、CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)，2、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)，3、CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)與無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)兩者結(jié)合的集合系統(tǒng)。
具體實施方式
實施例I如圖I所示，為本實用新型的三種系統(tǒng)結(jié)合示意圖。根據(jù)現(xiàn)場實際需要選擇使用CAN現(xiàn)場總線、無線通信組網(wǎng)和CAN總線+無線通信三種系統(tǒng)模式。CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)模式將采樣板串聯(lián)于CAN總線上，采樣板內(nèi)置網(wǎng)絡連接卡與上位采集エ控機連接，完成CAN協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸；無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)模式在防爆結(jié)點的板卡上安裝數(shù)字無線傳輸模塊，各個結(jié)點相互之間組成無線局域網(wǎng)。每個前級采樣板把采集到的數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡連接卡上，完成無線局域網(wǎng)協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸；CAN總線+無線通信系統(tǒng)模式前級采樣結(jié)點采用CAN總線串聯(lián)，網(wǎng)絡連接卡與CAN總線之間采用傳輸模塊連接，每塊電路板卡安裝撥碼開關，現(xiàn)場操作員根據(jù)實際需要進行靈活設置。實施例2如圖2所示，為本實用新型的前級采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，前級采樣系統(tǒng)實現(xiàn)模擬量信號和開關量信號的實時采集、模擬量信號的A/D轉(zhuǎn)換、信號匯總、信號調(diào)理和數(shù)據(jù)通信。傳感器傳輸?shù)哪M量信號經(jīng)過信號放大、低通濾波處理后，進入A/D轉(zhuǎn)換電路完成信號從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過高速光電隔離器做隔離處理后接入網(wǎng)絡單片機(MCU);而接收的開關量信號經(jīng)過信號緩沖、低通濾波、整形處理后，同樣做隔離處理后接入MCU。前級采樣印制電路板上設計CAN和無線通訊模塊，采集進M⑶的數(shù)據(jù)可選擇使用CAN和無線兩種通訊網(wǎng)絡。實施例3作為本實用新型的最佳實施方式，本實用新型包括下位機前級采樣系統(tǒng)，在所述下位機前級采樣系統(tǒng)上集成有CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)和CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)與無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)兩者結(jié)合的集合系統(tǒng)。所述的CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)包括CAN總線和作為防爆結(jié)點串聯(lián)在CAN總線上的多個傳感器接線盒，所述防爆結(jié)點中內(nèi)置了含8個電流信號和3個脈沖信號通道的前級采樣板，防爆結(jié)點中的另外ー個結(jié)點內(nèi)置有網(wǎng)絡連接卡，所述網(wǎng)絡連接卡通過網(wǎng)線與上位采集エ控機連接并完成CAN協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸。所述多個傳感器接線盒是指分別位于鉆臺、鉆井液入口、鉆井液出口和循環(huán)罐處的傳感器接線盒。所述的前級采樣板包括信號采集器，與信號采集器連接并將采集的信號放大的信號放大器，與信號放大器連接并濾波處理的低通濾波器，與低通濾波器連接并對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接并對信號進行隔離處理的光電隔離器，和光電隔離器連接的網(wǎng)路單片機；所述前級采樣板上還設置有無線通訊模塊。所述無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)包括安裝在傳感器接線盒防爆結(jié)點板卡上的無線通訊模塊，各個傳感器接線盒防爆結(jié)點之間組成無線局域網(wǎng)，前級采樣板通過所述無線局域網(wǎng)與網(wǎng)絡連接卡連接。
權(quán)利要求1.一種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，包括下位機前級采樣系統(tǒng)，其特征在于在所述下位機前級采樣系統(tǒng)上集成有CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)和CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)與無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)兩者結(jié)合的集合系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)包括CAN總線和作為防爆結(jié)點串聯(lián)在CAN總線上的多個傳感器接線盒，所述防爆結(jié)點中內(nèi)置了含8個電流信號和3個脈沖信號通道的前級采樣板，防爆結(jié)點中的另外ー個結(jié)點內(nèi)置有網(wǎng)絡連接卡，所述網(wǎng)絡連接卡通過網(wǎng)線與上位采集エ控機連接并完成CAN協(xié)議到UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)包括安裝在傳感器接線盒防爆結(jié)點板卡上的無線通訊模塊，各個傳感器接線盒防爆結(jié)點之間組成無線局域網(wǎng)，前級采樣板通過所述無線局域網(wǎng)與網(wǎng)絡連接卡連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3或所述的ー種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器接線盒是指分別位于鉆臺、鉆井液入口、鉆井液出口和循環(huán)罐處的傳感器接線盒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種針對綜合錄井儀的多功能采集接ロ系統(tǒng)，其特征在于所述的前級采樣板包括信號采集器，與信號采集器連接并將采集的信號放大的信號放大器，與信號放大器連接并濾波處理的低通濾波器，與低通濾波器連接并對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接并對信號進行隔離處理的光電隔離器，和光電隔離器連接的網(wǎng)路單片機；所述前級采樣板上還設置有無線通訊模塊。
專利摘要本實用新型包括公開了一種針對綜合錄井儀的多功能采集接口系統(tǒng)，涉及綜合錄井儀的數(shù)據(jù)采集技術(shù)領域，其包括下位機前級采樣系統(tǒng)，在所述下位機前級采樣系統(tǒng)上集成有CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)、無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)和CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)與無線通信組網(wǎng)系統(tǒng)兩者結(jié)合的集合系統(tǒng)。本實用新型提出了一種多功能的采集接口系統(tǒng)，使采集接口系統(tǒng)的綜合性能得到顯著提高，以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)對錄井數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)囊蟆?br> 文檔編號G08C19/00GK202434044SQ201120519279
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉明德, 肖高棉, 鄧渝川, 邢會民, 饒應波 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司