CN106094661A - 一种油井专用测控终端 - Google Patents

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赵富荣
赵松
王运刚
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MICRO SENSOR CO Ltd
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MICRO SENSOR CO Ltd
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    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
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    • GPHYSICS
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    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/24Pc safety
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Abstract

一种油井专用测控终端,包括终端壳体,终端壳体内设有CPU模块以及与CPU模块相连的电源模块和无线收发模块;终端壳体上设有与CPU模块相连的模拟量输入端口、数字量输入端口、数字量输出端口、液晶显示接口、网口、RS485接口以及复位按键;模拟量输入端口连接模拟量输出传感器,数字量输入端口连接数字量输出传感器,数字量输出端口经过继电器连接外部负载;网口经服务器连接用户端。所述的电源模块包括用于供电的电源以及用于隔离电源的电源处理单元。本发明能够实时集中显示现场采集的数据状态,具有安装方便、使用轻便、抗震能力强、能抗电磁干扰、可在恶劣环境下应用、使用寿命长的优点。

Description

一种油井专用测控终端
技术领域
[0001 ]本发明涉及远程监控领域,具体涉及一种油井专用测控终端。
背景技术
[0002]随着科学技术的不断进步,传统的工业远程监控方式正在发生着翻天覆地的变化,当今智能化工业远程监控系统蓬勃发展,并已开始大量应用到实际的工业生产活动中,同时随着数字油田的兴起,油田数字化改造迫在眉睫,给智能化的工业远程监控系统提供了发展机遇。
[0003]目前在国内外,很多企业都在开发智能化的工业远程监控系统,传统大部分企业的智能化工业远程监控系统是由后台服务器、测控终端、传感器三部分组成,针对油井上使用的测控终端,大部分虽然都能通过网络将数据传输给中控室数据中心,但是本地数据显示分散,不能集中显示,这样带来的一个弊端就是不能对采集来的数据实时集中显示、进行告警提示,一旦发生故障很难定位。其次,大部分测控终端里面未能集成无线收发功能,导致采集、通讯方式单一,现场实施灵活性差,另外大部分测控终端不能提供现场在线签到服务,这样不方便油田管理,因此研制一种油井专用测控终端是十分必要的。
发明内容
[0004]本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷,提供一种能够实时集中显示现场采集的数据状态,故障定位及时准确,使用方便灵活的油井专用测控终端。
[0005]为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:包括终端壳体,终端壳体内设有电源模块以及分别与电源模块相连的数传模块和显示模块;所述的数传模块包括CPU模块以及与CR]模块相连的无线收发模块,终端壳体上设有与CPU模块相连的模拟量输入端口、数字量输入端口、数字量输出端口、连接显示模块的液晶显示接口、网口、RS485接口以及复位按键,模拟量输入端口连接模拟量输出传感器,数字量输入端口连接数字量输出传感器,数字量输出端口经过继电器连接外部负载,网口经服务器连接用户端。
[0006]所述的电源模块包括用于供电的电源以及用于隔离电源的电源处理单元。
[0007] 所述的显示模块连接OLED显示屏。
[0008] 所述的CPU模块采用ARM Cortex_A8系列的CPU模块。
[0009]所述的CPU模块经过RS485接口连接具有RS485数据输出功能的模拟量输出传感器。
[0010] 所述的模拟量输出传感器包括温度传感器、负荷传感器、压力传感器以及位移传感器。
[0011] 所述的数字量输出传感器包括门磁传感器以及电流传感器。
[0012]所述的无线收发模块连接无线类变送器,所述的外部负载包括栗与阀门。
[0013]所述的模拟量输出传感器、数字量输出传感器、继电器均带有保护电路。
[0014] 所述的网口采用RJ45以太网接口,服务器通过局域网或公网连接用户端。
[0015]与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:将电源、CPU模块、液晶显示集成于一体,通过数据远程网络传输和本地数据显示,解决了采集数据分散显示、故障难以定位的缺点,从而提高了维护效率,实现对生产过程监控数据的全方位获取和监控。本发明内部集成无线收发模块,满足CPU模块与现场无线类监测装置进行信息交互,从系统配置角度而言,有效减少了现场无线接收器的数量,从而简化了整套系统的复杂性,提高了现场实施的灵活性,降低了硬件投入成本。本发明增加现场在线签到功能,通过从检测点发送数据传输至控制端,为巡线工人是否正常出勤提供签到服务,保证设备运行情况按期检查的出勤率,避免了因工人怠工出现设备异常,极大敦促了工人工作的积极性、消除了安全隐患,整体提高了产品的成套性和集中性,实现对生产过程的高效综合管理。本发明设置复位按键,防止误操作出现系统死机或其他不正常状态时,能够按键恢复。本发明具有安装方便、使用轻便、抗震能力强、能抗电磁干扰、可在恶劣环境下应用、使用寿命长的优点。
[0016]进一步的,本发明电源模块包括用于供电的电源以及用于隔离电源的电源处理单元,通过将电源进行隔离,有利于提高供电的可靠性和稳定性。
[0017]进一步的,本发明电源模块单独连接显示模块,显示模块连接OLED显示屏,OLED显示屏能够根据需要进行配置,对是否需要加装能够灵活选择。
[0018]进一步的,本发明传感器与继电器均带有保护电路,防止电压过大,避免端口损坏。
附图说明
[0019]图1本发明的整体结构框图;
[0020]图2本发明终端壳体接口布局图;
[0021]图中:1.液晶显示接口;2.电源模块;3.安装螺钉;4.复位按键;5.网口;6.无线收发模块。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0023]参见图1,本发明包括显示模块和数传模块,数传模块包括用于获取传感器采集数据的CPU模块,CPU模块上设置有若干个用于连接传感器的端口,CPU模块与显示屏相连,显示屏采用OLED自发光液晶显示屏,用于集中实时显示生产过程监控数据、显示告警数据等,还可以提示告警(超上,超下,检查,正常)。还包括RS485通讯模块、RJ45网络通信模块以及用于供电的电源模块。电源模块包括用于供电的电源以及用于隔离的电源处理单元,电源处理单元起到保护作用,比如采用隔离模块,将(PU模块的电源与传感器、RS485通讯模块等外设进行供电的电源进行隔离。显示模块和数传模块能够单独工作,灵活使用。
[0024] CPU模块与复位按键4相连,复位包括硬件复位和软件复位,软件复位能够通过web服务器操作实现,主要是为了防止误出现操作系统死机或其他不正常状态,通过按键复位,能够一键恢复。CPU模块采用ARM Cortex-A8系列CPU模块,性能较好。
[0025] CPU模块与无线收发模块相连,无线收发模块用于接收来自CPU模块处理器的指令,并将现场无线变送器采集的数据上传给(PU模块处理器。
[0026] CPU模块的端口和传感器之间均设置有保护电路,防止电压过大,避免损坏端口。CPU模块通过以太网接口RJ45与服务器进行通讯连接。服务器可以用于用户访问,还可以用于历史数据断电存储、导出。
[0027]本发明中的接口布局及其它部件位置参见图2,其中有液晶显示接口 1、电源模块
2、四角上的安装螺钉3、复位按键4、网口5、无线收发模块6和其他端口等,其中端口包括一个百兆以太网接口、一个RS485串行接口、八路模拟量输入接口(Al端口)、四路数字量输入接口(DI端口)和四路数字量输出接口(D0端口),其中与CPU模块RS485串行接口连接的均为带有RS485接口的传感器。
[0028]本发明设计着重考虑系统的可靠性、稳定性,系统外设与CPU模块完全电气隔离。CPU模块的系统电源与外设部分电源采用隔离电源设计,电磁隔离,优点是能够做高能量的隔离和传送,对温度也有较好的效果;网络接口使用以太网隔离变压器隔离外部网络的电气干扰,所有接口设计均采用工业级芯片以满足终端在-40°C〜+70°C环境下稳定工作,降低在野外极端天气,复杂的工业环境下出现故障的几率,外设与核心处理器实现完全隔离,没有任何电气连接,以适应工业现场复杂的电磁环境,同时本发明中的传感器能够进行自检。
[0029]本发明的工作过程为:
[0030]如图1所示,系统上电后,外设端口下挂采集相应物理量的传感器设备,如温度传感器、负荷传感器、压力传感器、位移传感器以及继电器、无线类变送器等等,传感器信号首先经过各自的保护电路,然后经过保护电路输出的模拟量信号进入MCU的ADC通道,无线类变送器通过内部集成的无线收发模块与CPU模块直接进行无线通讯,数字量信号进入MCU的I/O通道,转换成MODBUS RTU数据通过串口与主M⑶进行数据交换,含有RS485接口的智能传感器通过保护电路以RS485接口直接与CPU模块进行通信。由于不同用户设备的串口参数有所不同,系统连接用户设备的串口时,能够根据用户设备串口的实际参数对系统进行相应设置,保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。然后通过OLED自发光液晶显示屏动态实时显示采集信息,告警量等信息;通过以太网将采集的数据传给服务器,最后用户能够在局域网或外网访问服务器系统,随时监控现场的状态。
[0031 ]本发明由电源系统、高性能CPU模块、I/O功能模块、通信配置接口以及OLED自发光液晶显示屏组成一体化,通过本地数据显示和远程网络数据传输,实现对生产过程监控数据的全方位获取和监控,具有安装方便、使用轻便、抗震能力强、能抗电磁干扰、可在恶劣环境下应用、使用寿命长的优点,专用于油田远程测控场合。
[0032]以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可做出若干简单推算或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种油井专用测控终端,其特征在于:包括终端壳体,终端壳体内设有电源模块(2)以及分别与电源模块(2)相连的数传模块和显示模块;所述的数传模块包括CPU模块以及与CPU模块相连的无线收发模块(6),终端壳体上设有与CPU模块相连的模拟量输入端口、数字量输入端口、数字量输出端口、连接显示模块的液晶显示接口(I)、网口(5)、RS485接口以及复位按键(4),模拟量输入端口连接模拟量输出传感器,数字量输入端口连接数字量输出传感器,数字量输出端口经过继电器连接外部负载,网口(5)经服务器连接用户端。
2.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的电源模块(2)包括用于供电的电源以及用于隔离电源的电源处理单元。
3.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:显示模块连接OLED显示屏。
4.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的CPU模块采用ARMCortex-A8系列的CPU模块。
5.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的CPU模块经过RS485接口连接具有RS485数据输出功能的模拟量输出传感器。
6.根据权利要求1或5所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的模拟量输出传感器包括温度传感器、负荷传感器、压力传感器以及位移传感器。
7.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的数字量输出传感器包括门磁传感器以及电流传感器。
8.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的无线收发模块(6)连接无线类变送器,所述的外部负载包括栗与阀门。
9.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的模拟量输出传感器、数字量输出传感器、继电器均带有保护电路。
10.根据权利要求1所述的油井专用测控终端,其特征在于:所述的网口(5)采用RJ45以太网接口,服务器通过局域网或公网连接用户端。
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