CN102435366A - 基于加速度的抽油机功图数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于加速度的抽油机功图数据采集装置包括单片机、设置在抽油机光杆上的加速度传感器、负荷传感器和为它们供电的电源模块，单片机包括计时器，其特征在于：其计算抽油机功图数据的步骤是：采集加速度和实时的负荷；计算相邻若干个所述加速度的平均值；计算加速度零值；积分求解速度；积分求解上冲程和下冲程；将它们按距离平均分成若干个点，加入该点所对应的所述负荷得到抽油机功图数据。本发明的基于加速度的抽油机功图数据采集装置通过改进算法，实现仅利用加速度传感器采集加速度来计算抽油机的冲程和冲次，大大提高了其精度以及操作性。并利用无线传输方式以及太阳能电池供电的方式，使得该装置便于安装和使用。
Description
技术领域
本发明属于油田采集领域，具体涉及一种基于加速度的抽油机功图数据采集装置。
背景技术
抽油机的功图数据指的是抽油机光杆的冲程冲次及负荷等数据，它是油井无线示功仪等设备必须采集的数据。目前，采集抽油机的功图数据的方法基本上是通过角位移传感器来实现的。例如：唐山平升电子科技开发有限公司生产的功图量油传输系统可以将油井的实测功图数据通过GPRS传给后台网络，角位移传感器实时测量位移数据，载荷传感器实时测量载荷数据构成功图曲线。奥利奥克信息技术有限公司生产的无线远程油井监控系统采用角位移传感器测量位移。济南科菱自动化研究所KL-YTSG系列油田示功图遥测控制仪采用角位移测量位移数据。
通过角位移传感器测量位移存在很多不足，因为现在抽油机的种类很多，分为横梁型抽油机和塔架式数控抽油机。横梁型抽油机冲程小、冲次大，而且大小种类不一，这种情况下角位移换算的冲程就不准确；塔架式数控抽油机冲程大、冲次小，如果采用测量角位移的方式测量抽油机的冲程冲次存在很多不便，甚至无法使用。
为此，中国专利201020595659.3中提供了一种利用加速度传感器采集加速度的方法来计算位移。由于采集的加速度通常不是连续的，而是跳动的，因此该专利中必须采用拉绳位移传感器进行校准。这增加了操作的复杂程度，也增加了设备的成本。
发明内容
本发明提供了一种解决上述问题的方案，改进了算法，提供一种操作简单、成本低的基于加速度的抽油机功图数据采集装置。
本发明的技术方案是提供基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其包括单片机、设置在抽油机光杆上的加速度传感器、负荷传感器和为它们供电的电源模块，所述单片机包括计时器，其特征在于：其计算抽油机功图数据的步骤是：
1）所述加速度传感器采集所述抽油机光杆实时的加速度，所述负荷传感器采集所述抽油机光杆实时的负荷，并将它们传输给所述单片机，由所述单片机执行以下计算；
2）计算相邻若干个所述加速度的平均值，以该平均值作为以下步骤中所提及的加速度；
3）计算所述加速度最大值和最小值的平均值，以其为加速度零值；根据所述加速度和加速度零值积分求解所述抽油机光杆的速度；
4）以大于所述加速度零值的所述加速度对应的速度为正值，小于所述加速度零值的所述加速度对应的速度为负值；速度由负变正时作为下所述抽油机光杆冲程的下死点，速度由正变负时作为下所述抽油机光杆冲程的上死点；以所述下死点到上死点间的距离为上冲程，以所述上死点到下死点间的距离为下冲程，根据步骤3）所计算得到的速度和所述计时器所得到的时间积分求解所述上冲程和所述下冲程；
5）将所述上冲程和下冲程按距离平均分成若干个点，加入该点所对应的所述负荷得到所述抽油机功图数据。
优选的，所述步骤1）中所述加速度传感器的采集频率为1毫秒。
优选的，所述步骤2）中计算相邻8个所述加速度的平均值。
优选的，其还包括无线传输模块，所述无线传输模块将所述抽油机功图数据远程传输给后台处理系统。
优选的，所述电源模块包括锂电池和为所述锂电池供电的太阳能电池板。
优选的，所述单片机为ATMEGA128。
优选的，所述步骤5）中将所述上冲程和下冲程按距离平均分成256个点。
本发明的基于加速度的抽油机功图数据采集装置通过改进算法，实现仅利用加速度传感器采集加速度来计算抽油机的冲程和冲次，大大提高了其精度以及操作性。并利用无线传输方式以及太阳能电池供电的方式，使得该装置便于安装和使用。
附图说明
图1是本发明的基于加速度的抽油机功图数据采集装置的结构示意图。
图2是计算抽油机功图数据的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的基于加速度的抽油机功图数据采集装置包括单片机、无线传输模块、设置在抽油机光杆上的加速度传感器、负荷传感器和为它们供电的电源模块，单片机为ATMEGA128，它还包括计时器。电源模块包括锂电池和为锂电池供电的太阳能电池板。
如图2所示，其计算抽油机功图数据的步骤是：
1）加速度传感器采集抽油机光杆实时的加速度，负荷传感器采集抽油机光杆实时的负荷，采集的频率是1毫秒。传感器将采集好的数据传输给单片机，由单片机执行以下计算；
2）计算相邻若干个加速度的平均值，以该平均值作为以下步骤中所提及的加速度；这样就可以避免因为采集到的加速度跳动而造成数据不准确；大大提高了计算的精度，也避免了再利用拉线位移传感器的进一步校正工作，提高了操作的简便性；
3）计算加速度最大值和最小值的平均值，以其为加速度零值；根据加速度和加速度零值积分求解抽油机光杆的速度；
4）以大于加速度零值的加速度对应的速度为正值，小于加速度零值的加速度对应的速度为负值；速度由负变正时作为下抽油机光杆冲程的下死点，速度由正变负时作为下抽油机光杆冲程的上死点；以下死点到上死点间的距离为上冲程，以上死点到下死点间的距离为下冲程，根据步骤3）所计算得到的速度和计时器所得到的时间积分求解上冲程和下冲程；
5）将上冲程和下冲程按距离平均分成若干个点，加入该点所对应的负荷得到抽油机功图数据。
最后由无线传输模块将抽油机功图数据远程传输给后台处理系统，供其他设备使用。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其包括单片机、设置在抽油机光杆上的加速度传感器、负荷传感器和为它们供电的电源模块，所述单片机包括计时器，其特征在于：其计算抽油机功图数据的步骤是：
1）所述加速度传感器采集所述抽油机光杆实时的加速度，所述负荷传感器采集所述抽油机光杆实时的负荷，并将它们传输给所述单片机，由所述单片机执行以下计算；
2）计算相邻若干个所述加速度的平均值，以该平均值作为以下步骤中所提及的加速度；
3）计算所述加速度最大值和最小值的平均值，以其为加速度零值；根据所述加速度和加速度零值积分求解所述抽油机光杆的速度；
4）以大于所述加速度零值的所述加速度对应的速度为正值，小于所述加速度零值的所述加速度对应的速度为负值；速度由负变正时作为下所述抽油机光杆冲程的下死点，速度由正变负时作为下所述抽油机光杆冲程的上死点；以所述下死点到上死点间的距离为上冲程，以所述上死点到下死点间的距离为下冲程，根据步骤3）所计算得到的速度和所述计时器所得到的时间积分求解所述上冲程和所述下冲程；
5）将所述上冲程和下冲程按距离平均分成若干个点，加入该点所对应的所述负荷得到所述抽油机功图数据。
2.根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：所述步骤1）中所述加速度传感器的采集频率为1毫秒。
3.根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：所述步骤2）中计算相邻8个所述加速度的平均值。
4. 根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：其还包括无线传输模块，所述无线传输模块将所述抽油机功图数据远程传输给后台处理系统。
5.根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：所述电源模块包括锂电池和为所述锂电池供电的太阳能电池板。
6.根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：所述单片机为ATMEGA128。
7.根据权利要求1所述的基于加速度的抽油机功图数据采集装置，其特征在于：所述步骤5）中将所述上冲程和下冲程按距离平均分成256个点。
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