CN111121867A - 一种应用于采油树的智能防护终端 - Google Patents

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吴书娥
刘东平
王洪峰
金宇昂
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Tianjin Yaotong Technology Co ltd
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

本发明创造提供了一种应用于采油树的智能防护终端，包括压力监测单元、环境异动监测单元、NB‑IOT通讯模块、单片机、控制系统；所述压力监测单元与单片机I/O口连接；所述压力监测单元用于监测采油树井下压力状态；所述环境异动监测单元与单片机I/O口连接；所述环境异动监测单元安装固定在栅栏上，用于监测栅栏状态；所述单片机连接NB‑IOT模块，NB‑IOT模块连接控制系统。本发明创造所述的一种应用于采油树的智能防护终端实现了采油树的自动化监测和巡检，节约了人力物力。

Description

一种应用于采油树的智能防护终端
技术领域
本发明创造属于采油树安全监测技术领域，尤其是涉及一种应用于采油树的智能防护终端。
背景技术
现阶段废弃或停用的采油树主要采用传统机械压力表及栅栏安全防护，传统机械压力表及栅栏安全防护需要不定时的进行人工巡检，记录废弃或停用的采油树的压力状态进而分析采油树的井下状况做出正确决策，查看栅栏状态是否存在安全隐患。
废弃或停用的采油树多分布在偏远地区，且采油树分布分散距离远，人工巡检耗费大量的人力物力成本，且人工巡检具有严重的滞后性，无法第一时间知道现场的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种应用于采油树的智能防护终端。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种应用于采油树的智能防护终端，包括压力监测单元、环境异动监测单元、NB-IOT通讯模块、单片机、控制系统；
所述压力监测单元与单片机I/O口连接；所述压力监测单元用于监测采油树井下压力状态；
所述环境异动监测单元与单片机I/O口连接；所述环境异动监测单元安装固定在栅栏上，用于监测栅栏状态；
所述单片机连接NB-IOT模块，NB-IOT模块连接控制系统。
进一步的，所述压力监测单元包括数据转换模块、逻辑控制模块、压力传感器；
所述数据转换模块连接采油树井内的压力传感器，用于将压力传感器的压力信号转化成通讯信号；所述逻辑控制模块连接数据转换模块，逻辑控制模块连接NB-IOT通讯模块；
所述数据转换模块的型号为AD974；所述逻辑控制模块的型号为MAX3485；所述MAX3485芯片通过两个RS485接口设备连接压力传感器。
进一步的，采用锂电池作为供电电源；所述锂电池、NB-IOT通讯模块构成回路一；包括LDO电源转换芯片；所述锂电池、LDO电源转换芯片、数据转换模块、逻辑控制模块构成回路二。
进一步的，包括防水外壳；所述数据转换模块和逻辑控制模块设置在防水外壳内；所述的防水外壳采用防水材料制成，并在线路出口和管路出口处做密封处理。
进一步的，所述NB-IOT通讯模块的型号为BC95B5；所述单片机的型号为STM32L151CBT6。
进一步的，所述环境异动监测单元包括无线应力角度位移监测模块、应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭；所述应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭均连接无线应力角度位移监测模块，无线应力角度位移监测模块连接单片机；包括传感器固定结构；所述拉线位移传感器安装于传感器固定结构；若干所述拉线位移传感器通过传感器固定结构固定于栅栏上。
进一步的，所述传感器固定结构为一个L型固定板；所述L型固定板横板处用于固定拉线位移传感器；所述L型固定板的竖板远离拉线传感器的一面为与栅栏形状对应的凹槽结构；所述L型固定板的竖板上设有两个长圆孔；所述L型固定板的竖板两侧对称设有三对斜向开孔；所述斜向开孔一面位于竖板靠近拉线传感器的面，一面位于竖板两侧的端面。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
无需人工巡检现场即可及时准确地了解现场情况，节约了大量的人力物力成本；传感器实时监控能够第一时间了解现场不存在人工巡检不及时而存在安全隐患。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的电路原理图；
图2为本发明创造实施例所述的工作流程图；
图3为本发明创造实施例所述的MAX3485电路示意图；
图4为本发明创造实施例所述的拉绳位移传感器安装结构示意图。
附图标记说明：
1、L型固定板；2、拉绳位移传感器；3、凹槽结构；4、长圆孔；5、斜向开孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如附图1所示，一种应用于采油树的智能防护终端，包括压力监测单元、环境异动监测单元、NB-IOT通讯模块、单片机、控制系统；
所述压力监测单元与单片机I/O口连接；所述压力监测单元用于监测采油树井下压力状态；
所述环境异动监测单元与单片机I/O口连接；所述环境异动监测单元安装固定在栅栏上，用于监测栅栏状态；
所述单片机连接NB-IOT模块，NB-IOT模块连接控制系统。
所述压力监测单元包括数据转换模块、逻辑控制模块、压力传感器；
所述数据转换模块连接采油树井内的压力传感器，用于将压力传感器的压力信号转化成通讯信号；所述逻辑控制模块连接数据转换模块，逻辑控制模块连接NB-IOT通讯模块；
所述数据转换模块的型号为AD974；所述逻辑控制模块的型号为MAX3485；如附图3所示，所述MAX3485芯片通过两个RS485接口设备连接压力传感器。
采用锂电池作为供电电源；所述锂电池、NB-IOT通讯模块构成回路一；包括LDO电源转换芯片；所述锂电池、LDO电源转换芯片、数据转换模块、逻辑控制模块构成回路二。
包括防水外壳；所述数据转换模块和逻辑控制模块设置在防水外壳内；所述的防水外壳采用防水材料制成，并在线路出口和管路出口处做密封处理。
所述NB-IOT通讯模块的型号为BC95B5；所述单片机的型号为STM32L151CBT6。
所述环境异动监测单元包括无线应力角度位移监测模块、应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭；所述应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭均连接无线应力角度位移监测模块，无线应力角度位移监测模块连接单片机；包括传感器固定结构；所述拉线位移传感器安装于传感器固定结构；若干所述拉线位移传感器通过传感器固定结构固定于栅栏上。
如附图4所示，所述传感器固定结构为一个L型固定板1；所述L型固定板1横板处用于固定拉线位移传感器；所述L型固定板1的竖板远离拉线传感器的一面为与栅栏形状对应的凹槽结构3；所述L型固定板1的竖板上设有两个长圆孔4；所述L型固定板1的竖板两侧对称设有三对斜向开孔5；所述斜向开孔5一面位于竖板靠近拉线传感器的面，一面位于竖板两侧的端面。使用时，在栅栏上开孔，通过螺钉和L型固定板1上的两个长圆孔4与栅栏固定；栅栏不易打孔时，使用钢丝穿过斜向开孔5捆绑固定。
还设有监控单元；所述监控单元包括若干监控摄像头；所述监控摄像头连接监控系统；监控系统连接控制系统。产生警报时，运维人员可以通过监控系统调取现场监控。
如附图2所示，压力传感器监测采油树井内压力，压力值通过NB-IOT通讯模块实时传输到系统管控平台，压力波动超过设定的阈值时系统管控平台报警，运维人员第一时间赶赴现场查看。在采油树栅栏上安装环境异动监测装置，当栅栏发生位移或倾倒时触发环境异动监测装置，上报系统管控平台现场栅栏出现安全隐患，运维人员及时现场查看避免发生危险。
电路实现方面，设备由锂电池提供供电电源，锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给板上其他器件供电。板上通过ST厂商的stm32l1系列单片机完成环境移动传感器、压力传感器的监测、以及无线通信模块通信。板子上的无线通信模块使用Quectel厂商BC95模组的方案，BC95模组是NB-IoT通信中较为成熟的方案。
压力传感器检测采油树井下压力，传感器通过电路板I/O与通讯模块相连，环境异动监测装置安装固定在栅栏上，监测栅栏位移或倾倒，通过I/O与通讯模块相连。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：包括压力监测单元、环境异动监测单元、NB-IOT通讯模块、单片机、控制系统；
所述压力监测单元与单片机I/O口连接；所述压力监测单元用于监测采油树井下压力状态；
所述环境异动监测单元与单片机I/O口连接；所述环境异动监测单元安装固定在栅栏上，用于监测栅栏状态；
所述单片机连接NB-IOT模块，NB-IOT模块连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：所述压力监测单元包括数据转换模块、逻辑控制模块、压力传感器；
所述数据转换模块连接采油树井内的压力传感器，用于将压力传感器的压力信号转化成通讯信号；所述逻辑控制模块连接数据转换模块，逻辑控制模块连接NB-IOT通讯模块；
所述数据转换模块的型号为AD974；所述逻辑控制模块的型号为MAX3485；所述MAX3485芯片通过两个RS485接口设备连接压力传感器。
3.根据权利要求2所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：采用锂电池作为供电电源；所述锂电池、NB-IOT通讯模块构成回路一；包括LDO电源转换芯片；所述锂电池、LDO电源转换芯片、数据转换模块、逻辑控制模块构成回路二。
4.根据权利要求3所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：包括防水外壳；所述数据转换模块和逻辑控制模块设置在防水外壳内；所述的防水外壳采用防水材料制成，并在线路出口和管路出口处做密封处理。
5.根据权利要求1所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：所述NB-IOT通讯模块的型号为BC95B5；所述单片机的型号为STM32L151CBT6。
6.根据权利要求1所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：所述环境异动监测单元包括无线应力角度位移监测模块、应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭；所述应变片、拉线位移传感器、声光报警喇叭均连接无线应力角度位移监测模块，无线应力角度位移监测模块连接单片机；包括传感器固定结构；所述拉线位移传感器安装于传感器固定结构；若干所述拉线位移传感器通过传感器固定结构固定于栅栏上。
7.根据权利要求6所述的一种应用于采油树的智能防护终端，其特征在于：所述传感器固定结构为一个L型固定板(1)；所述L型固定板(1)横板处用于固定拉线位移传感器；所述L型固定板(1)的竖板远离拉线传感器的一面为与栅栏形状对应的凹槽结构(3)；所述L型固定板(1)的竖板上设有两个长圆孔(4)；所述L型固定板(1)的竖板两侧对称设有三对斜向开孔(5)；所述斜向开孔(5)一面位于竖板靠近拉线传感器的面，一面位于竖板两侧的端面。
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