CN104632199A - 基于高温单片机的智能井井下数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
基于高温单片机的智能井井下数据采集系统，由井下部分和地面部分组成，井下部分和地面部分由单芯钢铠电缆连接，井下部分由传感器组和数据处理及传送电路组成，地面部分由数据接收机上传电路、系统主机组成；220V交流电从地面通过电缆长距离传输给井下部分供电，传感器组包括温度传感器、压力传感器和位移传感器，传感器组的信号经调理后转换为电压信号，由模拟多路复用器HT506进行选择采集，经过A/D转换器HT574转换后传给微处理器HT83C51，将采用HJ389高温脉冲合成信号长线驱动器来作为驱动电路发送至电缆；数据接收机上传电路中的HJ388脉冲信号预处理模块对传输上来的井下信号进行信号调理，传输至微处理器单片机，并通过接口电路MAX232传送给主机。实现对压力、温度及阀门位移量的实时监测，能够在175℃的高温环境中长期稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集系统，尤其是基于高温单片机的智能井井下数据采集系统。
背景技术
与常规井相比，智能井的最大技术优势在于可实时监测井下各种参数并同时对油井进行控制，即通过井下的传感器实时测量井下温度、压力等数据，进而由中央控制系统进行分析，并根据需求从地面控制井下的流量控制装置，从而实现对井下生产或注入流体的流量和流动特性的动态管理。目前国内智能井系统的研究刚起步，且由于存在技术瓶颈发展缓慢，应用并不广泛。智能井系统中需要有永久安装在井下的、间隔分布于整个井筒中的井下温度、压力、流量、位移等传感器组，以及能将产层数据通过传送装置传至地面的通讯电路，从而达到获取井下生产信息，为优化生产过程、科学管理油井提供参数依据。因此研制一种能长时间工作于井下高温环境中的数据采集传送系统十分必要。
发明内容
本申请要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种基于高温单片机的智能井井下数据采集系统。
为解决上述技术问题，采用的技术方案是：
基于高温单片机的智能井井下数据采集系统，由井下部分和地面部分组成，井下部分和地面部分由单芯钢铠电缆连接，井下部分由传感器组和数据处理及传送电路组成，地面部分由数据接收机上传电路、系统主机组成；220V交流电从地面通过电缆长距离传输给井下部分供电，传感器组包括温度传感器、压力传感器和位移传感器，传感器组的信号经调理后转换为电压信号，由模拟多路复用器HT506进行选择采集，经过A/D转换器HT574转换后传给微处理器HT83C51，将采用HJ389高温脉冲合成信号长线驱动器来作为驱动电路发送至电缆；数据接收机上传电路中的HJ388脉冲信号预处理模块对传输上来的井下信号进行信号调理，传输至微处理器单片机，并通过接口电路MAX232传送给主机。
本发明的有益效果是：将井下传感器信号采集后，由微处理器进行软件编码并通过电缆发送至地面，从而实现对压力、温度及阀门位移量的实时监测。通过高温器件的选择和高温高压封装设计，可使系统能够在175℃的高温环境中长期稳定工作，应用前景广阔。
附图说明
图1是数据采集系统组成框图；
图2是井下电路组成框图；
图3是地面部分电路组成框图。
具体实施方式
基于高温单片机的智能井井下数据采集系统，由井下部分和地面部分组成，井下部分和地面部分由单芯钢铠电缆连接，井下部分由传感器组和数据处理及传送电路组成，地面部分由数据接收机上传电路、系统主机组成；220V交流电从地面通过电缆长距离传输给井下部分供电，传感器组包括温度传感器、压力传感器和位移传感器，传感器组的信号经调理后转换为电压信号，由模拟多路复用器HT506进行选择采集，经过A/D转换器HT574转换后传给微处理器HT83C51，将采用HJ389高温脉冲合成信号长线驱动器来作为驱动电路发送至电缆；数据接收机上传电路中的HJ388脉冲信号预处理模块对传输上来的井下信号进行信号调理，传输至微处理器单片机，并通过接口电路MAX232传送给主机。
整套数据采集系统由井下部分和地面部分组成，其组成框图如图1所示。该系统中，井下部分由传感器组和数据处理及传送电路组成。井下部分和地面部分由单芯钢铠电缆连接，起到下传供电和上传信号的作用。传感器组将采集到的井下温度、压力、以及阀门的位移信号转化成微电量，经过信号处理电路转化为标准电信号。在井下单片机的控制作用下，A／D对模拟量进行模／数转换，由驱动电缆驱动上电缆，传至地面接收系统。地面部分则负责将通过单芯电缆传输上来的井下信号进行适当的信号调理，送给微处理器，最后将数据发送给主机。从而完成对井下温度、压力、以及阀门位移信号的采集过程。
为减少井下电路复杂性，将采用220V交流电从地面给井下数据采集系统供电。通过电缆长距离传输至井下，由电源模块中的电压转换电路进行降压和整流，将电压转换成±15V和±5V直流电分别给传感器和电路板供电。井下传感器组的信号经过调理之后转换为0～5V电压信号，模拟多路复用器将在单片机控制下对多路调理信号进行选择采集，单片机再将控制A／D对选中的模拟信号进行模数转换，然后将转换值通过并口传送给单片机进行后续处理。微处理器将采用HT83C51，12位A／D转换器HT574，模拟多路复用器HT506，时钟发生器HTCCG。采集到的数据由单片机的两管脚进行差分输出。该电路将采用HJ389高温脉冲合成信号长线驱动器来作为驱动电路。
井下信号经电缆传输后将会产生畸变，需要进行滤波及整形处理之后才能恢复为原来的信号，被单片机进行采集解码。该电路将采用HJ388脉冲信号预处理模块进行信号调理，经信号调理电路进行处理后的信号将由解码单片机进行解码，解码后的数据通过串口传送给PC。由于PC的串口是RS-232电平，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，采用了专用芯片MAX232进行转换。采用了三线制连接串口，也就是说和主机的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。
Claims (1)
1.基于高温单片机的智能井井下数据采集系统，其特征在于：由井下部分和地面部分组成，井下部分和地面部分由单芯钢铠电缆连接，井下部分由传感器组和数据处理及传送电路组成，地面部分由数据接收机上传电路、系统主机组成；220V交流电从地面通过电缆长距离传输给井下部分供电，传感器组包括温度传感器、压力传感器和位移传感器，传感器组的信号经调理后转换为电压信号，由模拟多路复用器HT506进行选择采集，经过A/D转换器HT574转换后传给微处理器HT83C51，将采用HJ389高温脉冲合成信号长线驱动器来作为驱动电路发送至电缆；数据接收机上传电路中的HJ388脉冲信号预处理模块对传输上来的井下信号进行信号调理，传输至微处理器单片机，并通过接口电路MAX232传送给主机。
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