CN111520129A - 状态监测油田智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种状态监测油田智能管理系统，用于让管理员对油田中设置在多个油井处的对应的抽油机进行管理，其特征在于，包括：至少一个抽油机；与抽油机对应连接的抽油机控制柜，由工人进行操作，用于控制抽油机的抽油动作；管理员终端，由管理员持有；以及管理服务器，分别与抽油机控制柜以及管理员终端相通信连接。其中，抽油机控制柜具有参数存储部、抽油机信息存储部、测量部、当前示功图生成部、相关参数计算部、控制柜通信部以及控制柜控制部；管理服务器具有抽油机相关信息存储部、相关参数示功图存储部、检索部、服务侧通信部以及服务侧控制部；管理员终端具有管理侧画面存储部、管理侧输入显示部、管理侧通信部以及管理侧控制部。

Description

状态监测油田智能管理系统

技术领域

本发明涉及一种油田管理系统，具体涉及一种状态监测油田智能管理系统。

背景技术

石油是当期最为重要的战略资源。开采石油的过程中，抽油机设备的磨损、故障、地质状况的变化、实时注水对采油状况的影响等等因素将会持续的对采油过程进行影响。然而以往我国的油田对石油的开采一直处于粗犷式的开采模型中。

目前，国内的老油田新增可采油储量不足，大部分油田已进入年产量下降阶段。油井的液面高度是了解油井的供液情况、整段油井故障的重要参数，能直接反应地层的供液情况以及井下供排关系，是油田安排驱油计划以及生产计划的重要指标。在传统管理模式下，油井的液面高度的侧量利用声波法，需由油田的工人定期到井口进行测量。一般一周左右进行一次测量，除了劳动强度大，测量误差也相对较大。

而为了实现冲次检测、泵效检测、产量检测的目的需要利用多个设备分别进行检测，这些设备较多地设备分散在抽油井现场且安装繁杂，不便于统一管理和维护，这大大增加了生产的成本。

发明内容

为解决上述问题，提供一种状态监测油田智能管理系统，可以使油田的管理员实时了解油田中各抽油机的抽油状态，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种状态监测油田智能管理系统，其特征在于，包括：至少一个抽油机，设置在油井处；与抽油机相对应的设置在油井处于抽油机对应连接的抽油机控制柜，由工人进行操作，用于控制抽油机的抽油动作；管理员终端，由管理员持有；以及管理服务器，分别与抽油机控制柜以及管理员终端相通信连接，其中，抽油机通过电力驱动，用于牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，抽油机具有与抽油机控制柜通信连接的原点检测模块，每当抽油机完成一个往复冲程，原点检测模块就向抽油机控制柜发送一个脉冲信号；抽油机控制柜具有参数存储部、抽油机信息存储部、测量部、当前示功图生成部、相关参数计算部、控制柜通信部以及控制柜控制部，参数存储部存储有对应的抽油机参数，抽油机信息存储部存储有对应的抽油机编号，测量部测量并获取驱动对应抽油机的电流的电压值、电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数，一旦控制柜通信部接收到的原点检测模块发送的脉冲信号，当前示功图生成获取部就根据存储的抽油机参数以及获取的测量参数生成并获取抽油机在一个往复冲程内的示功图作为当前示功图，相关参数计算部根据控制柜通信部接收到的原点检测模块发送的脉冲信号以及接收到该脉冲信号的时间计算获得抽油机每分钟的冲次作为当前冲次，同时根据当前示功图以及抽油机参数计算获得油井的实际液面高度作为当前液面高度，并根据当前示功图计算抽油机一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为泵效，进一步根据抽油机参数以及泵效计算获得抽油机当日抽油的量作为日产量，控制柜控制部控制控制柜通信部将获取的当前示功图以及计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量、当前时间以及抽油机编号作为状态信息发送给管理服务器；管理员终端具有管理侧画面存储部、管理侧输入显示部、管理侧通信部以及管理侧控制部，管理侧画面存储部中存储有抽油机编号选择画面以及油田监控画面，管理侧输入显示部显示抽油机编号选择画面并在该画面中显示油田包含的所有抽油机编号让管理员进行选取，一旦管理员对选取的抽油机编号进行确定，管理侧控制部就控制管理侧通信部将抽油机编号作为编号信息发送给管理服务器，管理服务器具有抽油机相关信息存储部、相关参数示功图存储部、检索部、服务侧通信部以及服务侧控制部，抽油机相关信息存储部中存储有与抽油机编号对应的抽油机位置以及抽油机型号，相关参数示功图存储部对服务侧通信部接收到的状态信息进行存储，检索部根据编号信息对相关参数示功图存储部中存储的状态信息进行检索，从而获取与编号信息相对应的状态信息，同时根据编号信息对抽油机相关信息存储部进行检索从而获取与编号信息相对应的抽油机位置以及抽油机型号，服务侧控制部控制服务侧通信部将获取的与编号信息相对应的状态信息、抽油机位置以及抽油机型号作为检索结果信息发送给管理侧通信部，管理侧控制部根据检索结果信息控制管理侧输入显示部显示油田监控画面并在该画面中显示相应的状态信息、抽油机位置以及抽油机型号。

发明作用与效果

根据本发明的状态监测油田智能管理系统，通过在各个抽油机处设置抽油机控制柜，根据抽油机控制柜测量抽油机的驱动电机的电参数以及抽油机本身的参数实时计算获得当前示功图，进一步根据示功图以及原点检测模块发出的脉冲信号计算获得对应的当前冲次、泵效、当前液面高度以及日产量，并在管理员终端进行显示。由于示功图是帮助管理员了解抽油机工作状态的重要工具，本发明使得管理员可以在持有的管理员终端上实时获取油田中各个抽油机的工作状态情况。同时显示的冲次、泵效和日产量信息使得管理员可以及时根据各抽油机的工作情况合理的安排生产计划。避免了因为信息滞后而到时的效率低下问题。同时管理员终端还显示当前液面高度，使管理员能实时掌握油田中各个油井的液面高度情况，从而在油田中有油井的液面高度下降时能够及时合理的安排驱油计划从而提高油田的生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例的泵效调整油田智能管理系统的构成示意图；

图2是本发明实施例的抽油机的结构示意图；

图3是本发明实施例的抽油机控制柜的结构框图；

图4是本发明实施例的抽油机控制柜的立体结构示意图；

图5是本发明实施例的管理服务器的结构框图；

图6是本发明实施例的管理员终端的结构框图；

图7是本发明实施例的获取相应的抽油机状态过程的流程图；

图8是本发明实施例的抽油机抽油过程的流程图；

图9是本发明实施例的获取警报记录过程的流程图；

图10是本发明实施例的管理员身份验证过程的流程图；以及

图11是本发明实施例的新抽油机信息录入过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施来说明本发明的具体实施方式。

作为一种实施形态，本发明提供了一种状态监测油田智能管理系统，用于让管理员对油田中设置在多个油井处的对应的抽油机进行管理，其特征在于，包括：至少一个抽油机，设置在油井处；与抽油机相对应的设置在油井处于抽油机对应连接的抽油机控制柜，由工人进行操作，用于控制抽油机的抽油动作；管理员终端，由管理员持有；以及管理服务器，分别与抽油机控制柜以及管理员终端相通信连接，其中，抽油机通过电力驱动，用于牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，抽油机具有与抽油机控制柜通信连接的原点检测模块，每当抽油机完成一个往复冲程，原点检测模块就向抽油机控制柜发送一个脉冲信号；抽油机控制柜具有参数存储部、抽油机信息存储部、测量部、当前示功图生成部、相关参数计算部、控制柜通信部以及控制柜控制部，参数存储部存储有对应的抽油机参数，抽油机信息存储部存储有对应的抽油机编号，测量部测量并获取驱动对应抽油机的电流的电压值、电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数，一旦控制柜通信部接收到的原点检测模块发送的脉冲信号，当前示功图生成获取部就根据存储的抽油机参数以及获取的测量参数生成并获取抽油机在一个往复冲程内的示功图作为当前示功图，相关参数计算部根据控制柜通信部接收到的原点检测模块发送的脉冲信号以及接收到该脉冲信号的时间计算获得抽油机每分钟的冲次作为当前冲次，同时根据当前示功图以及抽油机参数计算获得油井的实际液面高度作为当前液面高度，并根据当前示功图计算抽油机一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为泵效，进一步根据抽油机参数以及泵效计算获得抽油机当日抽油的量作为日产量，控制柜控制部控制控制柜通信部将获取的当前示功图以及计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量、当前时间以及抽油机编号作为状态信息发送给管理服务器；管理员终端具有管理侧画面存储部、管理侧输入显示部、管理侧通信部以及管理侧控制部，管理侧画面存储部中存储有抽油机编号选择画面以及油田监控画面，管理侧输入显示部显示抽油机编号选择画面并在该画面中显示油田包含的所有抽油机编号让管理员进行选取，一旦管理员对选取的抽油机编号进行确定，管理侧控制部就控制管理侧通信部将抽油机编号作为编号信息发送给管理服务器，管理服务器具有抽油机相关信息存储部、相关参数示功图存储部、检索部、服务侧通信部以及服务侧控制部，抽油机相关信息存储部中存储有与抽油机编号对应的抽油机位置以及抽油机型号，相关参数示功图存储部对服务侧通信部接收到的状态信息进行存储，检索部根据编号信息对相关参数示功图存储部中存储的状态信息进行检索，从而获取与编号信息相对应的状态信息，同时根据编号信息对抽油机相关信息存储部进行检索从而获取与编号信息相对应的抽油机位置以及抽油机型号，服务侧控制部控制服务侧通信部将获取的与编号信息相对应的状态信息、抽油机位置以及抽油机型号作为检索结果信息发送给管理侧通信部，管理侧控制部根据检索结果信息控制管理侧输入显示部显示油田监控画面并在该画面中显示相应的状态信息、抽油机位置以及抽油机型号。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机控制柜还具有控制柜画面存储部以及控制柜画面显示部，控制柜画面存储部存储有状态监控画面，控制柜画面显示部显示状态监控画面并在该状态监控画面中显示当前示功图、当前冲次、当前液面高度、泵效以及日产量。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机控制柜还具有基准示功存储部、比对判定部、变频部以及调整频率生成部，基准示功图存储部中存储有抽油动作装置正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图，比对判定部将当前示功图以及基准示功图进行比对判断是否存在偏移，若判断为是，则调整频率生成部根据偏移生成调整频率，变频部根据调整频率对驱动对应抽油机的电流进行变频，从而改变抽油机冲次并进一步改变抽油机的抽油效率。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机控制柜还具有故障示功图存储部、比对判定部、变频部、控制柜画面存储部以及控制柜画面显示部，故障示功图存储部中存储有抽油机在抽油过程中故障时对应的多个故障示功图以及相应的多个故障名称，故障示功图包括抽油过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图以及抽油机在抽油过程正发生轻微故障时对应的多个轻微故障示功图，控制柜画面存储部存储有故障警报画面，管理服务器还具有警报记录存储部，比对判定部判断获取的当前示功图与存储的任意故障示功图是否相同，若判断为是时，则进一步判断当前示功图与严重故障示功图相同还是与轻微故障示功图相同，若判断为与严重故障示功图相同，控制柜控制部就控制变频部对驱动抽油机的电流的频率进行变频使得该电流的频率逐渐变为零从而让抽油机停止工作，同时控制控制柜输入显示部显示故障警报画面并在该画面中显示对应的故障名称，若判断为与严重故障示功图相同，控制柜控制部就控制控制柜输入显示部显示故障警报画面并在该画面中显示对应的故障名称，一旦比对判定部判断当前示功图与任意故障示功图形同，控制柜控制部就控制控制柜通信部将对应的故障名称、抽油机编号以及当前时间作为故障信息发送给服务侧通信部，警报记录存储部对服务侧通信部接收到的故障信息进行存储，一旦服务侧通信部接收到编号信息，服务侧控制部就控制检索部根据编号信息对警报记录存储部进行检索，从而获取与编号相对应的故障信息，进一步控制服务侧通信部将检索获取的故障信息发送给管理侧通信部，一旦管理侧通信部接收到故障信息，管理侧控制部就控制管理侧输入显示部显示油田监控画面并在该画面中显示故障信息。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机控制柜还具有警报部，当比对判定部判断当前示功图与严重故障示功图相同时，控制柜控制部就控制警报部发出警报。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机控制柜还具有柜体以及散热装置，柜体覆盖除参数存储部、抽油机信息存储部、控制柜画面存储部、基准示功图生成部、测量部、当前示功图生成部、比对判定部、变频部、调整频率生成部、控制柜通信部以及控制柜控制部，控制柜输入显示部安装在柜体的外表面，散热装置安装在柜体内，用于对柜体内进行散热。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油机还具有驱动电机、减速器、曲柄支架、曲柄、游梁支架、游梁以及驴头，驱动电机与抽油机控制柜电连接，由抽油机控制柜控制，减速器与一端驱动电机连接，另一端与曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，曲柄与曲柄支架连接，能以曲柄与曲柄支架的连接点为支点进行旋转运动游梁与游梁支架连接，同时通过连接杆与曲柄连接，能跟随根据曲柄的旋转运动以游梁与游梁支架的连接点为支点进行往复运动，驴头固定安装在游梁上与游梁一起进行往复运动，原点检测模块抽油机参数包括减速器的传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径、驴头的垂直行程以及驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，管理侧画面存储部还存储有管理员登录画面，管理服务器还具有识别信息存储部以及身份检索判定部，识别信息存储部中存储有管理员的识别信息，识别信息包括账号信息以及与账号信息相对应的密码信息，管理侧输入显示部显示管理员登录画面让管理员输入账号和密码并进行确认，一旦管理员对账号和密码进行确认，管理侧控制部就控制管理侧通信部将账号和密码作为登录信息发送给服务侧通信部，服务侧控制部控制身份检索判定部将登录信息与识别信息存储部中存储的识别信息进行比对判断识别信息存储部中是否存储有与登录信息相同的识别信息，若判断为是，则进一步控制服务侧通信部向管理侧通信部发送一个允许登录信号，一旦管理侧通信部接收到允许登录信号，管理侧控制部就控制管理侧输入显示部显示抽油机编号选择画面。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，管理侧画面存储部还存储有抽油机信息输入画面，管理服务器还具有抽油机相关信息存储部以及相关信息更新部，一旦油田购入新的抽油机并赋予该抽油机新的抽油机编号，管理侧输入显示部就显示抽油机信息输入画面让管理员输入新的抽油机编号以及相应的抽油机位置和抽油机型号作为抽油机更新信息，一旦管理员对输入的抽油机更新信息进行确认，管理侧通信部就将抽油机更新信息发送给管理服务器，服务侧控制部控制相关信息更新部根据抽油机更新信息对抽油机相关信息存储部进行更新。

<实施例>

图1是本发明实施例的泵效调整油田智能管理系统的构成示意图。

如图1所示，本实施例提供一种泵效调整油田智能管理系统100，用于用于让管理员对油田中设置在多个油井处的对应的抽油机进行管理。

泵效调整油田智能管理系统100包括油机10、抽油机控制柜20、管理服务器30、管理员终端40以及通信网络50。

图2是本发明实施例的抽油机的结构示意图。

如图2所示，抽油机10设置在油井处，用于实现抽油。抽油机10具有驱动电机101、减速器102、曲柄支架103、曲柄104、原点检测模块105、游梁支架106、游梁107以及驴头108。

驱动电机101与减速器102连接，用于驱动减速器102转动从而驱动与减速器102连接的曲柄104进行旋转运动，进一步驱动与曲柄104通过连杆连接的游梁106、安装在游梁106上的驴头108以及与驴头108通过牵引绳连接的抽油泵200进行往复运动。

减速器102一端与驱动电机101连接，另一端与曲柄104连接，用于传递驱动电机101的转矩从而驱动曲柄104旋转并降低转速。

曲柄支架103固定安装在地面上。

曲柄104连接在曲柄支架103上可以围绕曲柄104与曲柄支架103的连接点进行圆周运动。

游梁支架106固定连接在地面上。

游梁106一端通过连杆与曲柄104连接，同时在靠近自身中间的位置处与游梁支架106连接，可以以游梁106与游梁支架106的连接点为支点随着曲柄104的圆周运动进行往复运动。

驴头108安装在游梁106与曲柄104连接的位置相反的一端，可以随游梁106一起进行往复运动。驴头108的一端通过牵引绳与抽油泵连接(图中未示出)。

原点检测模块105安装在曲柄支架103上并与抽油机控制柜20通信连接，每当曲柄104转动经过原点检测模块105所在位置处时，原点检测模块105就向抽油机控制柜10发送一次脉冲信号。

本实施例中，原点检测模块105每发送一次脉冲信号，表示曲柄113完成一周旋转，也即抽油机10完成一个冲次。每当控制柜通信部214接收到一次原点检测模块105发送的脉冲信号，控制柜通信部214就控制当前示功图生成获取部207就生成一张当前示功图。

本实施例中，原点检测模块105为接近开关，每当曲柄104转动经过接近开关所在位置处时向抽油控制装置发送脉冲信号。在其他实施例中，原点检测模块105也可以为其他位置传感器，只要能根据与曲柄104的距离的远近发送信号，就可以满足需求。

图3是本发明实施例的抽油机控制柜的结构框图。图4是本发明实施例的抽油机控制柜的立体结构示意图。

如图3和图4所示，抽油机控制柜20具有参数存储部201、抽油机信息存储部202、测量部203、当前示功图生成获取部204、相关参数计算部205、基准示功图存储部206、比对判定部207、变频部208、调整频率生成部209、故障示功图存储部210、警报部211、控制柜画面存储部212、控制柜显示部213、控制柜通信部214、控制柜控制部215以及散热装置(图中未示出)。

参数存储部201存储有对应的抽油机参数。

本实施例中抽油参数包括减速器102的传动比、游梁106的旋转半径、曲柄104的旋转半径、驴头108的垂直行程以及驱动电机101的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速、最高频率以及最低频率。

抽油机信息存储部202存储有对应的抽油机编号。

测量部203用于测量并获取驱动电机101的电流的电压值、电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数。

当前示功图生成获取部204根据测量获取的测量参数以及存储的抽油机参数计算获得对应的示功图作为当前示功图。

本实施例中，根据当前电参数中的当前的电流值I、当前的电压值U以及当前的功率因数值

计算获得驱动电机101的有功功率P，计算公式为：

根据当前的频率值f计算获得驱动电机12的转矩T，计算公式为：

计算获得的转矩T即为示功图中的纵坐标的载荷。

在其他实施例中，由于影响载荷的因素还包括驱动电机101本身的参数以及抽油传动机构的效率，因此在计算载荷的过程中，还需要考虑固定电参数和传动参数的影响，计算过程更为复杂。

本实施例中，驱动电机101驱动减速器102以及与减速器102连接的曲柄104转动时，曲柄旋转到的任意位置与连接在游梁上的驴头108牵引抽油泵往复移动的任意位置一一对应。根据测量部203获得的当前的电压值U、当前的功率因数值

当前的频率值f、传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径以及驴头的垂直行程，设抽油泵在最低点时冲程为0，计算获得当前状态下与载荷对应的抽油机10的冲程。最后根据获得的载荷和冲程生成当前示功图。

相关参数计算部205根据控制柜通信部接收到的原点检测模块105发送的脉冲信号以及接收到该脉冲信号的时间计算获得抽油机每分钟的冲次作为当前冲次，同时根据当前示功图以及抽油机参数计算获得油井的实际液面高度作为当前液面高度，并根据当前示功图计算抽油机10一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为泵效，进一步根据抽油机参数以及泵效计算获得抽油机当日抽油的量作为日产量。

控制柜控制部215控制控制柜通信部214将获取的当前示功图以及计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量以及当前时间作为状态信息发送给管理服务器30。

基准示功图存储部206中存储有抽油动作装置正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图。

比对判定部207比对判定部将当前示功图以及基准示功图进行比对判断是否存在偏移，若判断为是，则调整频率生成部209根据偏移生成调整频率。

变频部208根据调整频率对驱动电机101的电流进行变频，从而改变抽油机10的冲次以及效率，使得抽油机的示功图最终与基准示功图相同，从而保证抽油机抽油的稳定出油。

故障示功图存储部210中存储有抽油机在抽油过程中故障时对应的多个故障示功图以及相应的多个故障名称。故障示功图包括抽油过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图以及抽油机在抽油过程正发生轻微故障时对应的多个轻微故障示功图。

比对判定部207判断获取的当前示功图与存储的任意故障示功图中的一个是否相同，若判断为是时，则进一步判断当前示功图与严重故障示功图相同还是与轻微故障示功图相同。若判断为与严重故障示功图相同，控制柜控制部215就控制变频部208对驱动电机101的电流的频率进行变频使得该电流的频率逐渐变为零从而让抽油机10停止工作，同时获取对应的故障名称，若判断为与严重故障示功图相同，则获取对应的故障名称。

警报部211用于在比对判定部判断当前示功图与严重故障示功图相同时发出警报。

本实施例中，警报部211为一个红色警报灯，控制侧控制部215控制警报部211发出警报即为红色警报灯亮起。在其他实施例中警报部211也可以是一个蜂鸣器，通过发出蜂鸣进行警报。

控制柜画面存储部212中存储有状态监控画面以及故障警报画面。

控制柜显示部213显示状态监控画面并在该画面中显示获取的当前示功图以及计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量。

一旦比对判定部207判断获取的当前示功图与存储的任意故障示功图中的一个相同，控制控制柜输入显示部213显示故障警报画面并在该画面中显示对应的故障名称。

控制柜通信部214用于进行抽油机控制柜20与管理服务器30以及抽油机控制柜20与原点检测模块105之间的数据通信。

控制柜控制部215含有用于对抽油机控制柜20的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

柜体216覆盖抽油机控制柜20的各个构成部件，其中，控制柜输入显示部204嵌在柜体216的侧面。

散热装置安装在柜体216内，用于对柜体216内进行散热。散热装置的安装位置根据抽油机控制柜20运行时的发热部位进行确定。

本实施例中，散热装置为位于柜体216侧顶部以及底部的两个散热风扇。

图5是本发明实施例的管理服务器的结构框图。

如图5所示，管理服务器30具有抽油机相关信息存储部301、相关信息更新部302、相关参数示功图存储部303、警报记录存储部304、检索部305、识别信息存储部306、身份检索判定部307、服务侧通信部308以及服务侧控制部309抽油机相关信息存储部301中存储有与抽油机编号对应的抽油机位置以及抽油机型号。

相关信息更新部302用于对抽油机相关信息存储部301进行更新。

相关参数示功图存储部303用于存储当前示功图。控制柜控制部215控制控制侧通信部214将获取的当前示功图、计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量、当前时间以及抽油机编号作为状态信息发送给服务侧通信部308。一旦服务侧通信部308接收到示功图信息，服务侧控制部309就控制相关参数示功图存储部303对接收到的状态信息进行存储。

警报记录存储部304用于存储故障信息。一旦比对判定部207判断当前示功图与任意故障示功图相同，控制柜控制部215就控制控制柜通信部214将对应的故障名称、抽油机编号以及当前时间作为故障信息发送给服务侧通信部308。警报记录存储部304对服务侧通信部308接收到的故障信息进行存储。

检索部305根据编号信息对抽油机相关信息存储部301、相关参数示功图存储部303以及警报记录存储部304进行检索，从而获取与编号信息相对应的抽油机位置、抽油机型号、状态信息以及故障信息。

识别信息存储部306中存储有管理员的识别信息。本实施例中，识别信息包括账号信息以及与账号信息相对应的密码信息。在其他实施例中，识别信息也可以为管理员的指纹信息、虹膜信息或身份卡信息。

身份检索判定部307用于根据登陆信息对识别信息存储部306中存储的识别信息进行比对判断识别信息存储部中是否存储有与登录信息相同的识别信息，若判断为是，则进一步控制服务侧通信部向管理员终端发送一个允许登陆信号。

服务侧通信部308用于进行管理服务器30与抽油机控制柜20以及管理服务器30与管理员终端40之间的数据通信。

服务侧控制部309含有用于对管理服务器30的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图6是本发明实施例的管理员终端的结构框图。

如图6所示，管理员终端40具有管理侧画面存储部401、管理侧输入显示部402、管理侧通信部403以及管理侧控制部404。

管理侧画面存储部401中存储有管理员登录画面、抽油机编号选择画面、油田监控画面以及抽油机信息输入画面。

管理侧输入显示部402显示管理员登录画面让管理员输入账号和密码并进行确认。一旦管理员对账号和密码进行确认，管理侧控制部404就控制管理侧通信部403将账号和密码作为登录信息发送给服务侧通信部308。服务侧控制部309控制身份检索判定部307将登录信息与识别信息存储部308中存储的识别信息进行比对判断识别信息存储部中是否存储有与登录信息相同的识别信息，若判断为是，则进一步控制服务侧通信部308向管理侧通信部403发送一个允许登录信号。

一旦管理侧通信部403接收到允许登录信号，管理侧控制部404就控制管理侧输入显示部402显示抽油机编号选择画面并在该画面中显示油田包含的所有抽油机编号让管理员进行选取，一旦管理员对选取的编号进行确定，管理侧控制部404就控制管理侧通信部403将编号作为编号信息发送给服务侧通信部308。

检索部305根据编号信息对抽油机相关信息存储部301、相关参数示功图存储部303以及警报记录存储部304进行检索，从而获取与编号信息相对应的抽油机位置、抽油机型号、状态信息以及故障信息。然后服务侧控制部309控制服务侧通信部308将检索到的与编号信息相对应的抽油机位置、抽油机型号、状态信息以及故障信息作为检索结果信息发送给管理员终端。

一旦管理侧通信部接收到检索结果信息，管理侧控制部309就控制管理侧输入显示部402根据检索结果信息显示油田监控画面并在该画面中显示相应的当前示功图、冲次、故障名称、抽油机控制柜20发送故障信息的时间、抽油机位置以及抽油机型号。

一旦油田购入新的抽油机10并赋予该抽油机新的抽油机编号，管理侧输入显示部402就显示抽油机信息输入画面让管理员输入新的抽油机编号以及相应的抽油机位置和抽油机型号作为抽油机更新信息。一旦管理员对输入的抽油机更新信息进行确认，管理侧通信部403就将抽油机更新信息发送给管理服务器30，管理侧控制部312控制相关信息更新部302根据抽油机更新信息对抽油机相关信息存储部301进行更新。

管理侧通信部403用于进行管理员终端40与管理服务器30之间的数据通信。

管理侧控制部404含有用于对管理员终端40的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图7是本发明实施例的获取相应的抽油机状态过程的流程图。

如图7所示，管理员获取相应的抽油机状态过程如下：

步骤S1，测量部203测量并获取驱动电机的电流的电压值电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数，然后进入步骤S2；

步骤S2，当前示功图生成获取部204根据存储的抽油机参数以及获取的测量参数生成并获取抽油机在一个往复冲程内的示功图作为当前示功图，然后进入步骤S3；

步骤S3，相关参数计算部205根据控制柜通信部接收到的原点检测模块105发送的脉冲信号以及接收到该脉冲信号的时间计算获得抽油机每分钟的冲次作为当前冲次，同时根据当前示功图以及抽油机参数计算获得油井的实际液面高度作为当前液面高度，并根据当前示功图计算抽油机一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为泵效，进一步根据抽油机参数以及泵效计算获得抽油机当日抽油的量作为日产量，然后进入步骤S4；

步骤S4，控制柜控制部215控制控制柜通信部将获取的当前示功图以及计算获得的当前冲次、当前液面高度、泵效、日产量以及当前时间作为状态信息发送给管理服务器30，然后进入步骤S5；

步骤S5，相关参数示功图存储部303对服务侧通信部308接收到的状态信息进行存储，然后进入步骤S6；

步骤S6，管理员对管理侧输入显示部402显示的抽油机编号选择画面中选择需要观察的抽油机编号进行选择并确认，管理侧通信部403将管理员选择的抽油机编号作为编号信息发送给管理服务器30，然后进入步骤S7；

步骤S7，检索部305根据编号信息对抽油机相关信息存储部301以及相关参数示功图存储部303进行检索，从而获取与编号信息相对应的抽油机位置、抽油机型号以及状态信息，然后进入步骤S8；

步骤S8，服务侧通信部308将检索获取的与编号信息相对应的抽油机位置、抽油机型号以及状态信息作为检索结果发送给管理员终端，然后进入步骤S9；

步骤S9，管理侧控制部404根据服务侧通信部403接收到的检索结果信息控制管理侧输入显示部402显示油田监控画面并在该画面中显示应的当前示功图、冲次、抽油机位置以及抽油机型号，然后进入结束状态。

图8是本发明实施例的抽油机抽油过程的流程图。

如图8所示，抽油机抽油过程如下：

步骤T1，变频部209根据预先设置的初始频率对流经驱动电机101的电流的频率从零开始逐步增大到与初始频率相等，使得抽油机开始工作，然后进入步骤T2；

步骤T2，测量部206测量并获取驱动电机的电流的电压值电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数，然后进入步骤T3；

步骤T3，当前示功图生成获取部207根据存储的抽油机参数以及获取的测量参数生成并获取抽油机在一个往复冲程内的示功图作为当前示功图，后进入步骤T4；

步骤T4，比对判定部208将当前示功图以及基准示功图进行比对判断是否存在偏移，若判断为否则进入结束状态，若判断为是则进入步骤T5

步骤T5，调整频率生成部210根据偏移生成调整频率，然后进入步骤T6；

步骤T7，变频部209根据调整频率对抽油机10的电流进行变频，从而改变抽油机10冲次，然后进入步骤T2。

图9是本发明实施例的获取警报记录过程的流程图。

如图9所示，管理员获取相应的警报记录过程如下：

步骤E1，比对判定部判断获取的当前示功图与存储的任意故障示功图是否相同，若判断为是时，则进入步骤E2，若判断为否则进入结束状态；

步骤E2，比对判定部判断当前示功图与严重故障示功图相同还是与轻微故障示功图相同，若判断为与严重故障示功图相同，则进入步骤E3；

步骤E3，控制柜控制部215控制变频部209对驱动电机10的电流的频率进行变频使得该电流的频率逐渐变为零从而让抽油机10停止工作，同时控制控制柜输入显示部204显示故障警报画面并在该画面中显示对应的故障名称，然后进入步骤E5；

步骤E4，控制柜控制部215控制控制柜输入显示部215显示故障警报画面并在该画面中显示对应的故障名称，然后进入步骤E5；

步骤E5，控制柜控制部215控制控制柜通信部214将对应的故障名称、抽油机编号以及当前时间作为故障信息发送给管理服务器30，然后进入步骤E6；

步骤E6，警报记录存储部310对服务侧通信部311接收到的故障信息进行存储，然后进入步骤E7；

步骤E7，服务侧控制部312控制检索部305根据编号信息对警报记录存储部310进行检索，从而获取与编号相对应的故障信息，然后进入步骤E8；

步骤E8，服务侧通信部311将故障信息发送给管理员终端，然后进入步骤E9；

步骤E9，管理侧输入显示部402显示油田监控画面并在该画面中显示故障信息，然后进入结束状态。

图10是本发明实施例的管理员身份验证过程的流程图。

如图10所示，管理员进行身份验证过程如下：

步骤P1，管理员在管理侧输入显示部402显示的管理员登录画面输入账号和密码进行确认，然后进入步骤P2；

步骤P2，管理侧通信部403将输入的账号和密码作为登录信息发送给管理服务器30，然后进入步骤P3；

步骤P3，服务侧控制部312控制身份检索判定部309将服务侧通信部311接收到的登录信息与识别信息存储部308中存储的识别信息进行比对，判断识别信息存储部308中是否存储有与登录信息相同的识别信息，若判断为是，则进入步骤P4，若判断为否则进入结束状态；

步骤P4，服务侧通信部311向管理员终端40发送一个允许登录信号，然后进入步骤P5；

步骤P5，管理侧控制部404控制管理侧显示部402显示抽油机编号选择画面让管理员进行选择，然后进入结束状态。

图11是本发明实施例的新抽油机信息录入过程的流程图。

如图10所示，管理员对新购入的抽油机信息录入的过程如下：

步骤Q1，管理员赋予新购入的抽油机新的抽油机编号并在管理侧输入显示部402显示的抽油机信息输入画面输入新的抽油机编号以及相应的抽油机位置和抽油机型号作为抽油机更新信息并确认，然后步骤Q2；

步骤Q2，管理侧通信部403将抽油机更新信息发送给管理服务器30，然后进入步骤Q3；

步骤Q3，服务侧控制部312控制相关信息更新部302根据抽油机更新信息对抽油机相关信息存储部301进行更新，然后进入结束状态。

实施例作用与效果

本实施例提供的状态监测油田智能管理系统，通过在各个抽油机处设置抽油机控制柜，根据抽油机控制柜测量抽油机的驱动电机的电参数以及抽油机本身的参数实时计算获得当前示功图，进一步根据示工图以及原点检测模块发出的脉冲信号计算获得对应的当前冲次、泵效、当前液面高度以及日产量，并在管理员终端进行显示。由于示功图是帮助管理员了解抽油机工作状态的重要工具，本实施例使得管理员可以在持有的管理员终端上实时获取油田中各个抽油机的工作状态情况。同时显示的冲次、泵效和日产量信息使得管理员可以及时根据各抽油机的工作情况合理的安排生产计划。避免了因为信息滞后而到时的效率低下问题。同时管理员终端还显示当前液面高度，使管理员能实时掌握油田中各个油井的液面高度情况，从而在油田中有油井的液面高度下降时能够及时合理的安排驱油计划从而提高油田的生产效率。

本实施例提供的状态监测油田智能管理系统，将获得的当前示功图等状态信息以及故障信息在抽油机控制柜上进行显示。由于油田面积较大的原因，使得油田的工人可以在对应的抽油机旁即获取该抽油机的运行情况，而无需通过询问管理员，便于工人对抽油机状态的掌握，并在必要时进行及时检修。

本实施例提供的泵效调整油田智能管理系统，管理员通过选择抽油机的编号可以获取与编号对应的抽油机的当前示功图等状态信息、该抽油机发生过的故障、发生该故障的时间、该抽油机的位置以及抽油机的型号。使得在油田中某一台抽油机发生故障时，管理员可以及时知道发生故障的抽油机的位置以及故障类型并及时联系检修维护人员到该抽油机所在位置处对该抽油机进行检修。与以往需要检测获取抽油机的状态相比，节省了故障发生时的反应时间，使得发生故障的抽油机可以尽快继续投入生产。

本实施例提供的泵效调整油田智能管理系统，通过比对判定部将当前示功图与严重故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，警报部的红色警报灯亮起并在管理服务器对该故障进行存储，同时通过调整驱动电机的电流的频率变为零从而控制抽油机停止抽油。使得在生产过程中发生严重故障时，可以及时停止生产，避免造成更大的经济损失。同时通过明显的红色警报灯提示工人该抽油机发生了严重的故障导致停机，需要尽快进行维修处理。

本实施例提供的泵效调整油田智能管理系统，通过比对判定部将当前示功图与轻微故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，在操作终端显示对应的故障名称，同时根据对应的控制频率调整驱动电机的电流的频率，从而降低抽油机的冲次。由于冲次的降低，减少了抽油机在轻微故障下不停机而继续生产导致的损失。由于停机维修需要的时间很长，一般需要两到三天，所以在轻微故障发生时部不控制抽油动作装置停止工作可以避免造成更大的经济损失。而通过操作终端对故障名称的显示，工人可以直观的知晓该抽油机发生的故障内容，便于安排定期的维护检查。

本实施例提供的泵效调整油田智能管理系统，获取当前示功图所需测量获取的参数为测量部测量的驱动电机的电参数，与传统的使用负载传感器以及位移传感器获得示功图的方法相对，本实施例的测量过程受到温度、时段环境影响较小，提高了计算获得的当前示功图的精确度。进一步的提高了对抽油泵抽油动作的控制的精确度。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (9)

1.一种状态监测油田智能管理系统，用于让管理员对油田中设置在多个油井处的对应的抽油机进行管理，其特征在于，包括：

至少一个所述抽油机，设置在所述油井处；

与所述抽油机相对应的设置在所述油井处与所述抽油机对应连接的抽油机控制柜，由工人进行操作，用于控制所述抽油机的抽油动作；

管理员终端，由所述管理员持有；以及

管理服务器，分别与所述抽油机控制柜以及所述管理员终端相通信连接，

其中，所述抽油机通过电力驱动，用于牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，

所述抽油机具有与所述抽油机控制柜通信连接的原点检测模块，每当所述抽油机完成一个往复冲程，所述原点检测模块就向所述抽油机控制柜发送一个脉冲信号；

所述抽油机控制柜具有参数存储部、抽油机信息存储部、测量部、当前示功图生成部、相关参数计算部、控制柜通信部以及控制柜控制部，

所述参数存储部存储有对应的抽油机参数，

所述抽油机信息存储部存储有对应的抽油机编号，

所述测量部测量并获取驱动对应抽油机的电流的电压值、电流值、频率值以及频率因素值作为测量参数，

一旦所述控制柜通信部接收到的所述原点检测模块发送的脉冲信号，当前示功图生成获取部就根据存储的所述抽油机参数以及获取的所述测量参数生成并获取所述抽油机在一个往复冲程内的示功图作为当前示功图，

所述相关参数计算部根据所述控制柜通信部接收到的所述原点检测模块发送的脉冲信号以及接收到该脉冲信号的时间计算获得所述抽油机每分钟的冲次作为当前冲次，同时根据所述当前示功图以及所述抽油机参数计算获得所述油井的实际液面高度作为当前液面高度，并根据所述当前示功图计算所述抽油机一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为泵效，进一步根据所述抽油机参数以及所述泵效计算获得所述抽油机当日抽油的量作为日产量，

所述控制柜控制部控制所述控制柜通信部将获取的所述当前示功图以及计算获得的所述当前冲次、所述当前液面高度、所述泵效、所述日产量、当前时间以及所述抽油机编号作为状态信息发送给所述管理服务器；

所述管理员终端具有管理侧画面存储部、管理侧输入显示部、管理侧通信部以及管理侧控制部，

所述管理侧画面存储部中存储有抽油机编号选择画面以及油田监控画面，

所述管理侧输入显示部显示所述抽油机编号选择画面并在该画面中显示所述油田包含的所有抽油机编号让所述管理员进行选取，

一旦所述管理员对选取的所述抽油机编号进行确定，所述管理侧控制部就控制所述管理侧通信部将所述抽油机编号作为编号信息发送给所述管理服务器，

所述管理服务器具有抽油机相关信息存储部、相关参数示功图存储部、检索部、服务侧通信部以及服务侧控制部，

所述抽油机相关信息存储部中存储有与所述抽油机编号对应的所述抽油机位置以及抽油机型号，

所述相关参数示功图存储部对所述服务侧通信部接收到的所述状态信息进行存储，

所述检索部根据所述编号信息对所述相关参数示功图存储部中存储的所述状态信息进行检索，从而获取与所述编号信息相对应的所述状态信息，同时根据所述编号信息对所述抽油机相关信息存储部进行检索从而获取与所述编号信息相对应的所述抽油机位置以及所述抽油机型号，

所述服务侧控制部控制所述服务侧通信部将获取的与所述编号信息相对应的所述状态信息、所述抽油机位置以及所述抽油机型号作为检索结果信息发送给所述管理侧通信部，

所述管理侧控制部根据所述检索结果信息控制所述管理侧输入显示部显示所述油田监控画面并在该画面中显示相应的所述状态信息、所述抽油机位置以及所述抽油机型号。

2.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机控制柜还具有控制柜画面存储部以及控制柜画面显示部，

所述控制柜画面存储部存储有状态监控画面，

所述控制柜画面显示部显示所述状态监控画面并在该状态监控画面中显示所述当前示功图、所述当前冲次、所述当前液面高度、所述泵效以及所述日产量。

3.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机控制柜还具有基准示功存储部、比对判定部、变频部以及调整频率生成部，

所述基准示功图存储部中存储有所述抽油动作装置正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图，

所述比对判定部将所述当前示功图以及所述基准示功图进行比对判断是否存在偏移，若判断为是，则所述调整频率生成部根据所述偏移生成调整频率，

所述变频部根据所述调整频率对驱动对应抽油机的电流进行变频，从而改变所述抽油机冲次并进一步改变所述抽油机的抽油效率。

4.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机控制柜还具有故障示功图存储部、比对判定部、变频部、控制柜画面存储部以及控制柜画面显示部，

所述故障示功图存储部中存储有所述抽油机在所述抽油过程中故障时对应的多个故障示功图以及相应的多个故障名称，所述故障示功图包括所述抽油过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图以及所述抽油机在所述抽油过程正发生轻微故障时对应的多个轻微故障示功图，

所述控制柜画面存储部存储有故障警报画面，

所述管理服务器还具有警报记录存储部，

所述比对判定部判断获取的所述当前示功图与存储的任意所述故障示功图是否相同，若判断为是时，则进一步判断所述当前示功图与所述严重故障示功图相同还是与所述轻微故障示功图相同，

若判断为与所述严重故障示功图相同，所述控制柜控制部就控制所述变频部对驱动所述抽油机的电流的频率进行变频使得该电流的频率逐渐变为零从而让所述抽油机停止工作，同时控制所述控制柜输入显示部显示所述故障警报画面并在该画面中显示对应的所述故障名称，

若判断为与所述严重故障示功图相同，所述控制柜控制部就控制所述控制柜输入显示部显示所述故障警报画面并在该画面中显示对应的所述故障名称，

一旦所述比对判定部判断所述当前示功图与任意所述故障示功图形同，所述控制柜控制部就控制所述控制柜通信部将对应的故障名称、所述抽油机编号以及当前时间作为故障信息发送给所述服务侧通信部，

所述警报记录存储部对所述服务侧通信部接收到的所述故障信息进行存储，

一旦所述服务侧通信部接收到所述编号信息，所述服务侧控制部就控制所述检索部根据所述编号信息对所述警报记录存储部进行检索，从而获取与所述编号相对应的所述故障信息，进一步控制所述服务侧通信部将检索获取的所述故障信息发送给所述管理侧通信部，

一旦所述管理侧通信部接收到所述故障信息，所述管理侧控制部就控制所述管理侧输入显示部显示所述油田监控画面并在该画面中显示所述故障信息。

5.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机控制柜还具有警报部，

当所述比对判定部判断所述当前示功图与所述严重故障示功图相同时，所述控制柜控制部就控制所述警报部发出警报。

6.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机控制柜还具有柜体以及散热装置，

所述柜体覆盖除所述参数存储部、所述抽油机信息存储部、所述控制柜画面存储部、所述基准示功图生成部、测量部、所述当前示功图生成部、所述比对判定部、所述变频部、所述调整频率生成部、所述控制柜通信部以及所述控制柜控制部，

所述控制柜输入显示部安装在所述柜体的外表面，

所述散热装置安装在所述柜体内，用于对所述柜体内进行散热。

7.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述抽油机还具有驱动电机、减速器、曲柄支架、曲柄、游梁支架、游梁以及驴头，

所述驱动电机与所述抽油机控制柜电连接，由所述抽油机控制柜控制，

所述减速器与一端所述驱动电机连接，另一端与所述曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，

所述曲柄与所述曲柄支架连接，能以所述曲柄与所述曲柄支架的连接点为支点进行旋转运动

所述游梁与所述游梁支架连接，同时通过连接杆与所述曲柄连接，能跟随根据所述曲柄的旋转运动以所述游梁与所述游梁支架的连接点为支点进行往复运动，

所述驴头固定安装在所述游梁上与所述游梁一起进行往复运动，

所述原点检测模块

所述抽油机参数包括所述减速器的传动比、所述曲柄的旋转半径、所述游梁的旋转半径、所述驴头的垂直行程以及所述驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速。

8.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述管理侧画面存储部还存储有管理员登录画面，

所述管理服务器还具有识别信息存储部以及身份检索判定部，

所述识别信息存储部中存储有所述管理员的识别信息，所述识别信息包括账号信息以及与所述账号信息相对应的密码信息，

所述管理侧输入显示部显示所述管理员登录画面让所述管理员输入账号和密码并进行确认，

一旦所述管理员对所述账号和所述密码进行确认，所述管理侧控制部就控制所述管理侧通信部将所述账号和所述密码作为登录信息发送给所述服务侧通信部，

所述服务侧控制部控制所述身份检索判定部将所述登录信息与所述识别信息存储部中存储的所述识别信息进行比对判断所述识别信息存储部中是否存储有与所述登录信息相同的所述识别信息，若判断为是，则进一步控制所述服务侧通信部向所述管理侧通信部发送一个允许登录信号，

一旦所述管理侧通信部接收到所述允许登录信号，所述管理侧控制部就控制所述管理侧输入显示部显示所述抽油机编号选择画面。

9.根据权利要求1所述的状态监测油田智能管理系统，其特征在于：

其中，所述管理侧画面存储部还存储有抽油机信息输入画面，

所述管理服务器还具有抽油机相关信息存储部以及相关信息更新部，

一旦所述油田购入新的抽油机并赋予该抽油机新的抽油机编号，所述管理侧输入显示部就显示所述抽油机信息输入画面让所述管理员输入所述新的抽油机编号以及相应的抽油机位置和抽油机型号作为抽油机更新信息，

一旦所述管理员对输入的所述抽油机更新信息进行确认，所述管理侧通信部就将所述抽油机更新信息发送给所述管理服务器，

所述服务侧控制部控制所述相关信息更新部根据所述抽油机更新信息对所述抽油机相关信息存储部进行更新。

Images