CN110888068A - 一种井下仪电池电量监测系统 - Google Patents

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严正国
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

Abstract

一种井下仪电池电量监测系统，包括数据信息处理模块，所述数据信息处理模块的信号输入端与数据传输模块的信号输出端相连，所述数据信息处理模块的信号输出端分别与数据显示模块、曲线显示模块和移动通信模块相连，数据显示模块和曲线显示模块与上位机相连；数据信息处理模块中的数据计算模块分别计算出实际最大能量EPM、每次测量时初始能量ES和实时能量ER，将实际最大能量EPM和每次测量时初始能量ES存入数据存储模块，将实时能量ER以及其他相关数据显示在上位机或移动通信设备上；本发明能够持续监测电池模块的状态，并将其实时反映出来，具有监测覆盖面广、电量显示准确以及安全实用的特点。

Description

一种井下仪电池电量监测系统
技术领域
本发明涉及石油测井技术领域，具体涉及一种井下仪电池电量监测系统。
背景技术
一般情况下，井下测井仪器通常是利用地面电源供电，通过电缆连接井下仪，在测井现场主要是用测井车提供电源；但是由于依据各个测井车的车况不同，车况较差的测井车的电源输出极不稳定，这样不仅会影响到井下仪的正常工作，而且不稳定的电源会产生电磁干扰，会影响信号传输，所以仪器通常都会自带电池，在环境极度恶劣情况下需要电池供电，让仪器正常工作。所以从地面对井下仪的电池剩余电量监测工作就显得极为重要。
再者，为提高仪器运行的可靠性，增强后备电源的安全性。在井下仪器正常工作过程中，不允许中途断电。而电池工作状态的好坏,对于设备的安全可靠运行至关重要，在很多场合电池实际上是处于一种长期完全不维护的状态，电池组在运行中会因电池发热、欠充、过放、内阻增大等原因而迅速失效，造成系统或供电设备不能正常运行或重大事故。因此对电池做定期监测和在线监测是非常必要和必需的,是不能忽视的重要环节。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种井下仪电池电量监测系统，能远距离实时显示井下仪器的电池剩余电量，为评估是否对电池充电和电池质量与状态提供依据；
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种井下仪电池电量监测系统，包括电池模块2，所述电池模块2与数据采集模块4之间信号连接；所述数据采集模块4的信号输出端与数据传输模块5的信号输入端相连；所述数据传输模块5的信号输出端与数据信息处理模块6的信号输入端相连；数据信息处理模块6的第一信号输出端与数据显示模块7的信号输入端相连；所述数据信息处理模块6的第二信号输出端与曲线显示模块8的信号输入端相连，数据信息处理模块6的第三信号输出端与移动通信设备3的信号输入端相连；所述数据显示模块7的信号输出端与上位机9的第一信号输入端相连；所述曲线显示模块8的信号输出端与上位机9的第二信号输入端相连。
所述电池模块2安装在井下仪模块1中。
所述数据传输模块5包括数据编码模块10，所述数据编码模块10的信号输入端作为数据传输模块5的信号输入端与数据采集模块4的信号输出端相连；所述数据编码模块10的信号输出端与数据电缆传输模块11的信号输入端相连；所述数据电缆传输模块11的信号输出端与数据解码模块12的信号输入端相连；所述数据解码模块12的信号输出端作为数据传输模块5的信号输出端与数据信息处理模块6的信号输入端相连。
所述数据信息处理模块6包括数据计算模块13，数据计算模块13的第一信号输入端作为数据信息处理模块6的信息输入端与数据传输模块5的信号输出端相连；所述数据计算模块13的第一信号输出端与数据校正模块14的信号输入端相连，数据校正模块14的第一信号输出端与数据发送模块15的信号输入端相连，数据发送模块15的第三信号输出端与无线模块16的信号输入端相连，无线模块16的信号输出端与移动通信设备3的信号输入端相连；所述数据计算模块13的第二信号输入端与数据存储模块17的信号输出端相连，所述数据校正模块14的第二信号输出端与数据存储模块17的信号输入端相连；所述数据计算模块13的第二信号输出端与报警模块18相连。
数据发送模块15的第一信号输出端作为数据信息处理模块6的第一信号输出端与数据显示模块7的信号输入端相连。
数据发送模块15的第二信号输出端作为数据信息处理模块6的第二信号输出端与数曲线显示模块8的信号输入端相连。
所述数据计算模块13计算实际最大能量时所用的数学模型为：
1-1式：
Figure BDA0002309093090000031
1-2式：
Figure BDA0002309093090000032
1-3式：
Figure BDA0002309093090000033
其中：EPM为实际最大能量；URM为实测最大电压；ER为实时能量；ES为每次测量时初始能量；UT为理论电压；US为终止电压；UR为实测电压；IR为实测电流；T为实测温度；State＝1，电池为充电状态；State＝-1，电池为放电；t为时间；t0为起始时刻；t1为终止时刻；k为充电完成后的监测次数。
数据计算模块13通过式1-1计算得到实际最大能量EPM，并将EPM通过数据校正模块存14存入数据储存模块17；数据计算模块13将每次充电完成后对电池进行监控的次数记为k，每充电完成一次k从1重新开始计数，数据计算模块13再利用式1-2结合已知数据不断计算更新并储存ES的数值，记录电池模块2每次使用结束时的剩余电量；第k次打开电池电量监测系统，数据计算模块13利用式1-3来计算电池模块2的实时电量ER，并通过数据发送模块15向无线模块16，数据显示模块7和曲线显示模块8发送ER以及其他相关计算数值，再由上位机9或移动通信设备3在交互窗中显示。
本发明的有益效果是：本检测系统使用传感器模块3、数据采集模块4、数据传输模块5、数据信息处理模块6和上位机9或移动通信模块3协同工作，能够不间断的监控和显示经过数据计算模块13处理过的电池模块1的相关信息，如：剩余电量、温度、电压和电流；报警模块18能够发出报警信号提示电池缺乏电量或者某项参数不正常；应用本发明监控电池模块1的剩余电量，明确了井下仪器的可工作时间；通过对电池电量的合理运用能够提升电池模块1的寿命，具有很高的实用性。
附图说明
图1本发明的结构框图。
图2是本发明的数据传输模块5的结构框图。
图3是本发明的数据信息处理模块6的结构框图。
图中：1、井下仪模块；2、电池模块；3、移动通信设备；4、数据采集模块；5、数据传输模块；6、数据信息处理模块；7、数据显示模块；8、曲线显示模块；9、第一交互窗；10、数据编码模块；11、数据电缆传输模块；12、数据解码模块；13、数据计算模块；14、数据校正模块；15、数据发送模块；16、无线模块；17、数据存储模块；18、报警模块；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
参见图1，一种井下仪电池电量监测系统，包括电池模块2，所述电池模块2与数据采集模块4之间信号连接；所述数据采集模块4的信号输出端与数据传输模块5的信号输入端相连；所述数据传输模块5的信号输出端与数据信息处理模块6的信号输入端相连；数据信息处理模块6的第一信号输出端与数据显示模块7的信号输入端相连；所述数据信息处理模块6的第二信号输出端与曲线显示模块8的信号输入端相连，数据信息处理模块6的第三信号输出端与移动通信设备3的信号输入端相连；所述数据显示模块7的信号输出端与上位机9的第一信号输入端相连；所述曲线显示模块8的信号输出端与上位机9的第二信号输入端相连。
所述电池模块2安装在井下仪模块1中。
参见图2，所述数据传输模块5包括数据编码模块10，所述数据编码模块10的信号输入端作为数据传输模块5的信号输入端与数据采集模块4的信号输出端相连；所述数据编码模块10的信号输出端与数据电缆传输模块11的信号输入端相连；所述数据电缆传输模块11的信号输出端与数据解码模块12的信号输入端相连；所述数据解码模块12的信号输出端作为数据传输模块5的信号输出端与数据信息处理模块6的信号输入端相连。
参见图3，所述数据信息处理模块6包括数据计算模块13，数据计算模块13的第一信号输入端作为数据信息处理模块6的信息输入端与数据传输模块5的信号输出端相连；所述数据计算模块13的第一信号输出端与数据校正模块14的信号输入端相连，数据校正模块14的第一信号输出端与数据发送模块15的信号输入端相连，数据发送模块15的第三信号输出端与无线模块16的信号输入端相连，无线模块16的信号输出端与移动通信设备3的信号输入端相连；所述数据计算模块13的第二信号输入端与数据存储模块17的信号输出端相连，所述数据校正模块14的第二信号输出端与数据存储模块17的信号输入端相连；所述数据计算模块13的第二信号输出端与报警模块18相连。
数据发送模块15的第一信号输出端作为数据信息处理模块6的第一信号输出端与数据显示模块7的信号输入端相连。
数据发送模块15的第二信号输出端作为数据信息处理模块6的第二信号输出端与数曲线显示模块8的信号输入端相连。
所述数据计算模块13计算实际最大能量时所用的数学模型为：
1-1式：
Figure BDA0002309093090000071
1-2式：
Figure BDA0002309093090000072
1-3式：
Figure BDA0002309093090000073
其中：EPM为实际最大能量；URM为实测最大电压；ER为实时能量；ES为每次测量时初始能量；UT为理论电压；US为终止电压；UR为实测电压；IR为实测电流；T为实测温度；State＝1，电池为充电状态；State＝-1，电池为放电；t为时间；t0为起始时刻；t1为终止时刻；k为充电完成后的监测次数。
本发明的工作原理是：数据采集模块4将电池模块2的电压、电流和温度信息通过数据传输模块5编码、传输并在解码后将数据发送到数据信息处理模块6的数据计算模块13中，数据计算模块13通过式1-1计算得到实际最大能量EPM，并将EPM通过数据校正模块存14存入数据储存模块17；数据计算模块13将每次充电完成后对电池进行监控的次数记为k，每充电完成一次k从1重新开始计数，数据计算模块13再利用式1-2结合已知数据不断计算更新并储存ES的数值，记录电池模块2每次使用结束时的剩余电量；第k次打开电池电量监测系统，数据计算模块13利用式1-3来计算电池模块2的实时电量ER，并通过数据发送模块15向无线模块16，数据显示模块7和曲线显示模块8发送ER以及其他相关计算数值，再由上位机9或移动通信设备3在交互窗中显示。

Claims (6)

1.一种井下仪电池电量监测系统，包括电池模块(2)，所述电池模块(2)与数据采集模块(4)之间信号连接；所述数据采集模块(4)的信号输出端与数据传输模块(5)的信号输入端相连；所述数据传输模块(5)的信号输出端与数据信息处理模块(6)的信号输入端相连；所述数据信息处理模块(6)的第一信号输出端与曲线显示模块(8)的信号输入端相连，数据信息处理模块(6)的第二信号输出端与数据显示模块(7)的信号输入端相连；数据信息处理模块(6)的第三信号输出端与移动通信设备(3)的信号输入端相连；所述数据显示模块(7)的信号输出端与上位机(9)的第二信号输入端相连；所述曲线显示模块(8)的信号输出端与上位机(9)的第二信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种井下仪电池电量监测系统，其特征在于，所述电池模块(2)安装在井下仪模块(1)中。
3.根据权利要求1所述的一种井下仪电池电量监测系统，其特征在于，所述数据传输模块(5)包括数据编码模块(10)，所述数据编码模块(10)的信号输入端作为数据传输模块(5)的信号输入端与数据采集模块(4)的信号输出端相连；所述数据编码模块(10)的信号输出端与数据电缆传输模块(11)的信号输入端相连；所述数据电缆传输模块(11)的信号输出端与数据解码模块(12)的信号输入端相连；所述数据解码模块(12)的信号输出端作为数据传输模块(5)的信号输出端与数据信息处理模块(6)的信号输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种井下仪电池电量监测系统，其特征在于，所述数据信息处理模块(6)包括数据计算模块(13)，数据计算模块(13)的第一信号输入端作为数据信息处理模块(6)的信息输入端与数据传输模块(5)的信号输出端相连；所述数据计算模块(13)的第一信号输出端与数据校正模块(14)的信号输入端相连，数据校正模块(14)的信号输出端与数据发送模块(15)的信号输入端相连，数据发送模块(15)的信号输出端与无线模块(16)的信号输入端相连，无线模块(16)的信号输出端与移动通信设备(3)的信号输入端相连；所述数据计算模块(13)的第二信号输入端与数据存储模块(17)的信号输出端相连，所述数据校正模块(14)的第二信号输出端与数据存储模块(17)的信号输入端相连；所述数据计算模块(13)的第二信号输出端与报警模块(18)相连。
5.根据权利要求4所述的一种井下仪电池电量监测系统，其特征在于，所述数据计算模块(13)计算实际最大能量时所用的数学模型为：
1-1式：
Figure FDA0002309093080000021
1-2式：
Figure FDA0002309093080000022
1-3式：
Figure FDA0002309093080000023
Figure FDA0002309093080000031
其中：EPM为实际最大能量；URM为实测最大电压；ER为实时能量；ES为每次测量时初始能量；UT为理论电压；US为终止电压；UR为实测电压；IR为实测电流；T为实测温度；State＝1，电池为充电状态；State＝-1，电池为放电；t为时间；t0为起始时刻；t1为终止时刻；k为充电完成后的监测次数。
6.根据权利要求4和5所述的一种井下仪电池电量监测系统，其特征在于，所述数据计算模块(13)通过式1-1计算得到实际最大能量EPM，并将EPM通过数据校正模块(14)存入数据储存模块(17)；数据计算模块13将每次充电完成后对电池进行监控的次数记为k，每充电完成一次k从1重新开始计数，数据计算模块(13)再利用式1-2结合已知数据不断计算更新并储存ES的数值，记录电池模块(2)每次使用结束时的剩余电量；第k次打开电池电量监测系统，数据计算模块(13)利用式1-3来计算电池模块(2)的实时电量ER，并通过数据发送模块(15)向无线模块(16)，数据显示模块(7)和曲线显示模块(8)发送ER以及其他相关计算数值，再由上位机(9)或移动通信设备(3)在交互窗中显示。
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