CN102682545A - 一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法，包括油田现场井田监控报警装置、集中控制设备和上层管理软件。油田工作区监控终端由四套通过微控制器控制的红外探测传感器单元组成，可以覆盖监测油田井口工作区域。抽油机重要部件监控终端由通过微控制器控制的接近式传感器组成，可以监测靠近设备物体。监控终端在安装后，按照一定规则与集中控制设备组成如图1所示的无线星状网络，保持一个收敛的状态。本发明终端采用特殊调用机制，视频录像装置仅在接收到远程命令后，自动从低功耗待机状态转换成工作状态，并按照指定任务进行数据采集。本发明具有操作便捷、高效的监测特点，降低维护成本。

Description

一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术，红外传感器监测，无线射频收发技术、图像采集及报警技术。尤其涉及一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展和我国国民经济信息化的推进，在现有环境中全面实现信息电子化和信息资源共享成为必要。油田的信息化建设也是刻不容缓。油田的采油井、输油管和储油罐大部分在野外，抽油机连续不断的正常运行、输油管的连续传输、储油罐的安全存储与企业的经济效益息息相关。对采油井等设备的工作状态的实时监控一直是生产作业单位一项重要和困难的内容。长期以来，巡视员或维修工的定期巡查时不可或缺的，但随着油田现代化管理进程的不断加快，迫切需要一种全天候、24小时无人值守得监控方式，以确保采油井设备不会被不法分子的蓄意破坏，造成不必要甚至是巨大的损失。目前为保障抽油机设备安全运行而采取的监测方法主要有：利用单一现场感应式报警器或摄像装置，对工作现场进行24小时录像监控。这种监测方式录像保存成本较高，产生误报、漏报的可能性极大，监控终端需要工作人员全天守候。一旦现场感应式报警器或摄像器材受损或破坏其供电设备，整个监控系统将无法有效报警。因此油田设备安全监测应采用地面探测与空中监视的立体式无线监控系统，这种监测方法具有实用高效，成本低廉，简单操作等优点。

发明内容

本发明针对上述现有技术的问题和不足之处，提出了一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统。该系统采用多点地面探测与空中监视相结合的监控方法。此方法对于野外油井工作区域地形环境复杂的特点，有针对性进行全方位多角度的监控。在油井工作区域使用红外的探测器。通过微处理器MSP430F149的信号处理和编码技术，使本系统的报警准确率大大提高，可有效滤除阵风、飞鸟、鼠、猫等小动物的干扰，而仅对持续时间较长，信号达到设定程度的人员活动进行有效报警，监控系统的报警准确率可达90％以上；由于采用单片机数字编码技术，提高了编码长度，从而提高了数据传输的抗干扰能力，使系统的可靠性得到有效提高；为了减少误报的可能，在有人员或者动物误入工作区时，报警器发出红色灯光并仿人声音请其离开。此外微控制器还通过无线收发模块控制摄录装置。一旦有作案分子从哪个防区进入现场作案，红外感应模块立即向摄像装置发出跟踪命令。对该区域进行抓拍彩图，同时发送视频到管理中心，同时该路摄像头进行视频录像，视频文件存储在产品自带的SD卡里，录像时间可以根据实际情况自由设定，并且还可以远程进行控制。终端就更可直接将现场视频通俗流畅地发到报警平台上去，平台工作人员可以远程看着歹徒喊话，威吓其离开，放弃作案念头，事后还可将平台视频或者SD卡视频以及彩色图像提供给执法机关处理。另外，本系统还设计了在抽油机等重要部件进行了单独防护。例如：油机井口，供电箱，示功仪，压力表等。在其外部安装精密热释电传感器和无线收发模块，利用部件本身工作电源供电，位置安装方便，不易被破坏。为抽油机正常工作起到了二次保护的作用。最后，为了加强和规范工作制度，在进入油井工作区处安装认证卡机。该部分包括射频识别模块，无线发射模块。工作人员需刷卡进入。此时，打卡机中的无线射频模块会通过集中控制设备把持卡人信息发送给终端，终端会自动记录相关信息，核实身份后关闭相应警报装置。此过程在需要时可在远程控制摄录工作情景。这种新型装置利用先进传感探测器和视频设备，通过无线射频模块相互通信，建立起了安全，高效，的立体保护体系。无线监测和视频摄录终端采用特殊调用机制，大部分时间处于低功耗待机状态，仅在收到远程命令时自动转换成工作状态。提高了安全监测效率，且解决了无线监测的低功耗问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统包括：油田现场井口监控报警装置、集中控制设备和上层管理软件。

所述基于无线射频技术的油田井场监控报警系统如图一所示。

所述一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统分为油田工作区监控终端和抽油机重要部件监控终端。油田工作区监控终端由四套通过微控制器控制的红外探测传感器单元组成，可以覆盖监测油田井口工作区域。抽油机重要部件监控终端由通过微控制器控制的接近式传感器组成，可以监测靠近设备物体。监控终端在安装后，按照一定规则与集中控制设备组成如图1所示的无线星状网络，保持一个收敛的状态。终端采用特殊调用机制，视频录像装置仅在接收到远程命令后，自动从低功耗待机状态转换成工作状态，并按照指定任务进行数据采集。

所述油田现场井口监控报警装置结构原理如图2所示，该设备包括微处理器单元，无线数据收发单元、多个传感器单元和延时报警电路、电源。

多个传感器单元和延时报警电路，用于采集油井现场任意位置的监控数据，并通过延时电路为判断是否有蓄意闯入行为；

微处理器单元，用于完成终端设备上的数据处理和逻辑运算；

无线数据收发单元，用于接收和发送射频信号；

电源，为各单元供电。

所述微处理器单元采用MSP430F149。所述无线数据收发单元采用CC2420芯片。所述传感器单元采用红外探测器为HW-525D型。

所述集中控制设备结构原理如图3所示，该设备主要包括微处理器单元、无线数据收发单元、电源、外部接口单元、视频录像单元，身份识别单元。

微处理器单元，用于完成监测终端上的数据处理和逻辑运算；

无线数据收发单元，用于接收和发送射频信号；

存储单元，用于存储采集数据及相应监测终端设备的信息和状态参数；

外部接口单元，提供RS485、I²C等外部设备接口，为数据输入输出提供条件；

电源，为各单元提供电量。

所述微处理器单元采用MSP430F5418。所述无线数据收发单元采用CC2520+CC2590芯片。所述存储单元采用EERPOM，是可擦写的存储器。

本发明的装置设计流程为：油田现场井口监控报警装置探测到移动物体进入后，微控制器控制发出警告，同时利用本身的信号处理和编码技术，确认有人侵入。当警报延时过后，集中控制器收到数据。一方面及时通知控制台，另一方面视频监控单元接收到集中控制器的应答，根据应答内容配置相关参数。启动视频设备并进行图像采集，微控制器也根据配置参数定时采集红外探测器，上传数据。油田现场井口监控报警装置进入工作状态后，设备上的多个传感器单元和延时报警电路开始采集数据，微处理器单元将收集到的数据进行均衡对比，并将对比后的均衡值发送给集中控制设备。集中控制设备再将接收的数据与阈值比对，超出阈值范围的数据与对应设备的地址一并上传至管理系统。此外，如果红外探测设备出现故障，不能检测到人员进入，那么安装在重要部件上的PY200B型热释电人体传感器将发挥作用，由于传感器体积小易于隐蔽，它的供电系统又来自于部件本身，所以当它检测到信号时，通过无线射频模块，同样会向集中控制器发出信号重复上述步骤，这样就更有效防止破坏事故发生。

本发明的有益效果是：1)本发明中的一个无线监测终端上连接多个传感器单元，且采用多点均衡监测方式；2)本发明中的油田现场井口监控报警装置采用特殊调用机制，仅在收到远程命令后自动转换为工作状态，其他情况下为低功耗待机状态；3)本发明中的微控制器可以精确计算，分析数据。并与集中控制器保持实时通信。利用延时报警电路的预判减少误报发生的几率。本发明避免了由于单个传感器的损坏造成采集“盲点”的现象，减少了系统中的数据冗余，提高了监测精度与监测效率，解决了无线监测过程中的低功耗问题。

附图说明

下面结合附图对本发明做出详细说明。

图1为本发明提供的逻辑结构示意图

图2为本发明提供的监测终端结构原理示意图

图3为本发明提供的集中控制设备结构原理示意图

图4为本发明提供的油田工作区监控终端的原理图

图5为本发明提供的监控抽油机重要部件监控终端的原理图

具体实施方式

为进一步明确本发明的目的、技术方案和优点，以下结合具体的实施例对本发明提供的一种无线射频技术的油田井口监控报警装置做进一步详细说明。

实施例

图1为本发明提供的逻辑结构示意图。如图1所示，系统由上层管理系统(1)、集中控制设备(2)、无线监测终端(3)、视频摄录终端(5)四个主要部分组成，其中无线监测终端(3)上连接红外传感器单元及延时电路(4)，无线监测终端(3)以自动组网的方式组成收敛的星状网络，若经过N次后仍没有接收到来自集中控制设备的应答，即进入最低功耗状态。无线监测终端(3)与集中控制设备(2)之间进行2.4GHz短距离无线传输。

图2为本发明提供的无线监测终端结构原理示意图。如图2所示，无线监测终端主要由微处理器单元(6)、无线收发单元(7)、传感器单元及延时电路(4)和视频摄录终端(5)几部分组成。其中微处理器单元(6)与无线收发单元(7)之间进行双向通讯。图中传感器单元及延时电路(4)包括红外探测器和热释电传感器。红外探测器采用HW-525D型，热释电传感器采用PY200B型。能够按设计安装在油田工作区和抽油机重要部件上，直接监控重点区域和设备。

图3为本发明提供的监控油田工作区域终端微控制器的原理图。图4为本发明提供的监控油田工作区域终端HW-525D红外探测和延时电路的原理图。图5为本发明提供的监控油田工作区域终端CC2420无线射频发射模块电路的原理图。图3电路检测到移动物体进入后，经延时电路向微控制器控制发出警告，同时图4电路利用本身的信号处理和编码技术，确认有人侵入。当警报延时过后，集中控制器收到图5电路发送的数据。另一方面视频监控单元接收到集中控制器的应答，根据应答内容配置相关参数。启动视频设备并进行图像采集，微控制器也根据配置参数定时采集图4电路的分析结果，上传数据。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法，其特征在于，本发明包括：油田现场井田监控报警装置、集中控制设备和上层管理软件。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法，其特征在于，所述报警装置由四套通过微控制器控制的红外探测传感器单元组成，可以覆盖监测油田井口工作区域，抽油机重要部件监控终端由通过微控制器控制的接近式传感器组成，可以监测靠近设备物体。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线射频技术的油田井场监控报警系统及方法，其特征在于，所述按照一定规则与集中控制设备组成无线星状网络，保持一个收敛的状态。

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