CN117411919B - 一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及录井技术领域，特别是一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法；该系统包括基于无线传输的分布式录井采集装置和远端智能录井数据处理后台，基于无线传输的分布式录井采集装置负责采集录井工程参数，并通过4G VPN无线传输接口与远端智能录井数据处理后台进行通信；远端智能录井数据处理后台包括录井数据主服务器、录井数据备份服务器、Web服务器、存储服务器、区域录井中心、VPN主服务器和VPN备份服务器；通过自组网的无线VPN网络相互连接；本发明减少了综合录井仪的使用，降低了现场工作人员的需求和成本，并采取了多种光电隔离技术，降低了电磁信号对录井工程参数的影响，保证了录井数据的准确性。

Description

一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法
技术领域
本发明涉及录井技术领域，是一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法。
背景技术
录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术，在石油勘探开发中起着重要作用，通常一台录井仪服务一口井。然而，随着钻井技术的发展，形成了作业半径很小的区域多井同时施工的工况，每个井都需要安装一台录井仪，这种传统的录井模式存在一些不足之处。首先，每口井都需要一台录井仪，每台都需要两至三名仪器操作、维护人员，这就会造成设备、人力、运力等资源的投入巨大，尤其是煤层气、油砂矿、气测井等费用较低的井；其次，这种传统的录井模式会在人员安排、物料搬运、设备安装等方面带来压力。因此，针对这种现状需要改进传统的录井模式，以更好地适应现代钻井行业的发展。
发明内容
本发明涉及一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法。本发明的目的是利用无线VPN网络的分布式技术对平台井进行多井同时录井和管理，以实现更高效的录井工程参数采集与控制。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于无线传输的分布式录井采集装置，包括壳体，在壳体上设置有采集执行单元和采集控制单元；
采集执行单元包括高度参数获取单元、至少一个工程参数获取单元和至少一个泵冲参数获取单元；
高度参数获取单元，采集钻机大钩的高度工程参数；
工程参数获取单元，采集工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力；
泵冲参数获取单元，采集泵冲工程参数；
采集控制单元包括参数获取模块、控制转换模块、通信传输模块；
参数获取模块包括八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，八通道模拟量参数获取模块基于四端隔离技术，通过连接工程参数获取单元获取4-20mA模拟信号，通过计算转化为工程模拟量参数，一通道高度参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接高度参数获取单元获取钻机大钩的高度工程参数，四通道泵冲参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接泵冲参数获取单元获取泵冲工程参数；
控制转换模块，连接参数获取模块，对接收到录井工程参数进行模数转换及传输控制，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
通信传输模块，组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将经模数转换后的录井工程参数发送至远端的计算机或终端设备。
优选的，八通道模拟量参数获取模块包括八个模拟量参数获取子模块，每个模拟量参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、四端隔离抗干扰电路、采集电路；
采集接口，接入4-20mA模拟信号，获取工程参数获取单元采集的工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力；
保护电路，限制电流和电压的大小，防止模拟量参数获取子模块因过载或短路而损坏，及防止电位差引起的放电或电火花；
四端隔离抗干扰电路，对工程模拟量参数输入、工程模拟量参数输出、电源输入和隔离电源输出进行相互隔离；
采集电路，传输从采集接口接入的工程模拟量参数。
优选的，一通道高度参数获取模块包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取高度参数获取单元采集的钻机大钩的高度工程参数；
保护电路，限制电流和电压的大小，防止一通道高度参数获取模块因过载或短路而损坏，及防止电位差引起的放电或电火花；
光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；
采集电路，传输从采集接口接入的钻机大钩的高度工程参数。
优选的，四通道泵冲参数获取模块包括四个泵冲参数获取子模块，每个泵冲参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取泵冲参数获取单元采集的泵冲工程参数；
保护电路，限制电流和电压的大小，防止对应泵冲参数获取子模块因过载或短路而损坏，及防止电位差引起的放电或电火花；
光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；
采集电路，传输从采集接口接入的泵冲工程参数。
优选的，控制转换模块包括模数转换模块和主控模块；
模数转换模块，分别连接八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，将接收到录井工程参数进行模数转换计算，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
主控模块，包括接收模数转换模块输出的录井工程参数，并发送到通信传输模块。
优选的，通信传输模块包括RS485接口和4G VPN无线传输接口，RS485接口为扩展接口，4G VPN无线传输接口通过通讯协议利用无线VPN网络将数据发送至远端的计算机或终端设备。
优选的，还包括供电模块，供电模块包括宽电压输入接口、电压输出接口、电压转换模块、供电切换电路、充放电管理电路、充电电池、稳流稳压电路；宽电压输入接口与电压转换模块连接，电压转换模块分别与充放电管理电路和供电切换电路连接，充放电管理电路与充电电池连接，充放电管理电路和电压转换模块均与供电切换电路连接，供电切换电路与稳流稳压电路连接，稳流稳压电路与电压输出接口连接。
有鉴于此，本发明第二方面提供了一种基于无线传输的分布式录井采集控制系统，包括远端智能录井数据处理后台和多个基于无线传输的分布式录井采集装置；
远端智能录井数据处理后台和各个基于无线传输的分布式录井采集装置通过无线VPN组网方式进行组网；基于无线传输的分布式录井采集装置采集录井工程参数，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
远端智能录井数据处理后台包括录井数据主服务器、录井数据备份服务器、Web服务器、存储服务器、区域录井中心、VPN主服务器和VPN备份服务器；
录井数据主服务器接收基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数，并进行中转和存储，同时提供数据访问功能；
录井数据备份服务器是录井数据主服务器的备用设备，二者分别部署于不同的地点，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行实时热备份，以确保在录井数据主服务器发生故障时，能够及时接替录井数据主服务器的工作；
VPN主服务器向基于无线传输的分布式录井采集装置和区域录井中心提供身份认证、数据加密、路由算法和数据交换功能；VPN主服务器发生故障时，VPN备份服务器接替VPN主服务器的工作；
存储服务器，存储基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数；
Web服务器向区域录井中心提供网络访问服务，通过HTTP协议与区域录井中心进行通信，提供数据交互；
区域录井中心负责监管周围正常钻进的井，工作人员经区域录井中心通过无线VPN网络访问存储服务器，获取、展示、查看、分析录井工程参数。
有鉴于此，本发明第三方面提供了一种基于无线传输的分布式录井采集控制方法，包括：
每个采集执行单元采集对应目标区域内各个井的录井工程参数；
采集控制单元接收采集执行单元采集到的录井工程参数，与远端智能录井数据处理后台组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将录井工程参数发送至远端智能录井数据处理后台；
远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
优选的，远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理，包括：
将VPN主服务器和VPN备份服务器分别部署在异地，若VPN主服务器发生故障，VPN备份服务器接替VPN主服务器开始工作；
录井数据主服务器通过无线VPN网络接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置发送的录井工程参数，并将其存储到存储服务器中，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行备份，若录井数据主服务器发生故障，替代录井数据主服务器接管任务；
录井数据主服务器将录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心确定是否接收到录井工程参数；
响应于是，则区域录井中心对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务；
响应于否，则区域录井中心向录井数据备份服务器发送请求，录井数据备份服务器响应于请求，将接收到的录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心接收并对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
本发明在每个作业面设置一个区域录井中心，每个区域录井中心配备一组工作人员，负责监控周围1-3公里范围内的3-5口井。在每口井放置一套基于无线传输的分布式录井采集装置，且基于无线传输的分布式录井采集装置自动执行录井工程数据的采集及传输，无需大量人员值守，可以大幅减少录井设备的投入和人员需求，由此降低成本、减少资源浪费，尤其适用于平台井的开发录井工作。进一步地，本发明包括八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，以上各模块的子模块中均设置有隔离模块，能最大程度地消除电磁信号对采集执行单元输出信号产生的影响，减少测量值产生误差，从而保证录井工程参数的正确性。
附图说明
附图1为本发明的装置结构示意图。
附图2为本发明中保护电路的电路结构示意图。
附图3-a、3-b、3-c、3-d为本发明中模拟量信号抗干扰电路的电路结构示意图。
附图4为本发明模拟信号抗干扰电路中的部分电路结构示意图。
附图5为本发明一通道高度参数获取模块中的光电-数字调谐隔离耦合电路的电路结构示意图。
附图6为本发明四通道泵冲参数获取模块中的光电-数字调谐隔离耦合电路的电路结构示意图。
附图7为本发明中4G VPN无线传输接口的电路结构示意图。
附图8为本发明中供电模块的结构示意图。
附图9为本发明中充放电管理电路的电路结构示意图。
附图10为本发明中供电切换电路的电路结构示意图。
附图11为本发明中稳流稳压电路的电路结构示意图。
附图12为本发明的系统结构示意图。
附图13为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明实施例进行详细介绍。
实施例1：如附图1所示，本实施例公开了一种基于无线传输的分布式录井采集装置，包括壳体，在壳体上设置有采集执行单元和采集控制单元；
采集执行单元包括高度参数获取单元、至少一个工程参数获取单元和至少一个泵冲参数获取单元；
高度参数获取单元，采集钻机大钩的高度工程参数；
工程参数获取单元，采集工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力；
泵冲参数获取单元，采集泵冲工程参数；
采集控制单元包括参数获取模块、控制转换模块、通信传输模块；
参数获取模块包括八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，八通道模拟量参数获取模块基于四端隔离技术，通过连接工程参数获取单元获取4-20mA模拟信号，通过计算转化为工程模拟量参数，一通道高度参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接高度参数获取单元获取钻机大钩的高度工程参数，四通道泵冲参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接泵冲参数获取单元获取泵冲工程参数；
控制转换模块，连接参数获取模块，对接收到录井工程参数进行模数转换及传输控制，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
通信传输模块，组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将经模数转换后的录井工程参数发送至远端的计算机或终端设备。
本发明实施例公开了一种基于无线传输的分布式录井采集装置，在每一口井处放置一套基于无线传输的分布式录井采集装置，基于无线传输的分布式录井采集装置自动执行录井工程数据的采集及传输，无需大量人员值守，可以大幅减少录井设备的投入和人员需求，由此降低成本、减少资源浪费，尤其适用于平台井的开发录井工作。进一步地，本发明中设置有八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，以上各模块的子模块中均设置有隔离模块，能最大程度地消除电磁信号对采集执行单元输出信号产生的影响，减少测量值产生误差，从而保证录井工程参数的正确性。
其中，根据油井的数量，确定本采集装置的数量，实现一对一的配置；基于无线传输的分布式录井采集装置包括采集执行单元和采集控制单元，采集执行单元负责采集录井工程参数，录井工程参数包括钻机大钩的高度工程参数、工程模拟量参数、泵冲工程参数，其中工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力。采集控制单元控制采集执行单元执行采集动作，并与远端的计算机或终端设备组建无线VPN网络，采集控制单元接收由采集执行单元采集到的录井工程参数，并通过无线VPN网络将采集到的录井工程参数发送至远端的计算机或终端设备进行存储、分析等操作。
具体的，采集执行单元包括高度参数获取单元、至少一个工程参数获取单元和至少一个泵冲参数获取单元；其中高度参数获取单元可为测量钻机大钩的高度工程参数的绞车编码器，工程参数获取单元可为测量工程模拟量参数的钻井模拟信号传感器，泵冲参数获取单元可为测量泵冲工程参数的泵冲传感器。
具体的，采集控制单元包括参数获取模块、控制转换模块和通信传输模块；
参数获取模块包括八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，八通道模拟量参数获取模块基于四端隔离技术，通过连接工程参数获取单元获取4-20mA模拟信号，通过计算转化为工程模拟量参数，一通道高度参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接高度参数获取单元获取钻机大钩的高度工程参数，四通道泵冲参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接泵冲参数获取单元获取泵冲工程参数。
上述八通道模拟量参数获取模块包括八个模拟量参数获取子模块，每个模拟量参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、四端隔离抗干扰电路、采集电路；
采集接口，接入4-20mA模拟信号，获取工程参数获取单元采集的工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力。采集接口使用常用的输入通信接口即可。
保护电路，用于限制电流和电压的大小；防止模拟量参数获取子模块因过载或短路而损坏，以及防止电位差引起的放电或电火花；保护电路可如附图2所示，其原理是通过限制编码器的供给电流，达到既能使编码器工作正常，又能防止在接线过程中误接（正负接反），防止短接打火，通过调节R1电阻调节电流，具体如图2上R70-R82、R30-R38，其中的调压芯片为LM317调压芯片。
四端隔离抗干扰电路，对工程模拟量参数输入、工程模拟量参数输出、电源输入和隔离电源输出进行相互隔离；四端隔离抗干扰电路可如附图3-a、3-b、3-c、3-d和附图4，其中输入信号Sin_IN+ 、Sin_IN- (4-20mA) 和输出信号Sout+、Sout-(4-20mA) 及供电的输入和输出完全隔离，达到抗干扰目的，图中U1-U8、C1-C8起滤波作用，F1-F8自复位保险起到安全限流作用。
采集电路，传输从采集接口接入的工程模拟量参数，使用常用的输入通信接口即可。
上述一通道高度参数获取模块包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取高度参数获取单元采集的钻机大钩的高度工程参数。
保护电路，限制电流和电压的大小，防止一通道高度参数获取模块因过载或短路而损坏，及防止电位差引起的放电或电火花。这里的保护电路可如附图2所示，其原理是通过限制编码器的供给电流，达到既能使编码器工作正常，又能防止在接线过程中误接（正负接反），防止短接打火，通过调节R1电阻调节电流，具体如图2上R70-R82、R30-R38，其中的调压芯片为LM317调压芯片。
光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；这里的光电-数字调谐隔离耦合电路可如附图5所示，图中输入差分信号ENCODER A和ENCODER B经过光电-数字调谐隔离耦合电路后进入采集电路，实现输入输出之间的电气隔离，达到隔离及抗干扰的作用。
采集电路，传输从采集接口接入的钻机大钩的高度工程参数。
上述四通道泵冲参数获取模块包括四个泵冲参数获取子模块，每个泵冲参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取泵冲参数获取单元采集的泵冲工程参数。
保护电路，限制电流和电压的大小，防止对应泵冲参数获取子模块因过载或短路而损坏，及防止电位差引起的放电或电火花。保护电路可如附图2所示，其原理是通过限制编码器的供给电流，达到既能使编码器工作正常，又能防止在接线过程中误接（正负接反），防止短接打火，通过调节R1电阻调节电流，具体如图2上R70-R82、R30-R38，其中的调压芯片为LM317调压芯片。
光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；这里的光电-数字调谐隔离耦合电路可如附图6所示，图中输入差分信号ENCODER_A、ENCODER_B经过光电-数字调谐隔离耦合电路后进入采集电路，实现输入输出之间的电气隔离，达到隔离及抗干扰的作用。
采集电路，传输从采集接口接入的泵冲工程参数。
基于上述阐述，本发明在八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块中均设置有隔离模块，并且隔离模块都是单独隔离的，从而最大程度地减少线缆敷设的电磁信号对录井工程参数采集系统的影响，从而降低测量值的误差，保障了数据源的正确性。
上述控制转换模块包括模数转换模块和主控模块；
模数转换模块，分别连接八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，将接收到录井工程参数进行模数转换计算，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
主控模块，包括接收模数转换模块输出的录井工程参数，并发送到通信传输模块。
具体的，主控模块可包括STM32F407芯片、AD1256芯片和模拟隔离单元，实现钻机大钩的高度工程参数、工程模拟量参数和泵冲工程参数的采集控制和传输。其中STM32f407芯片作为主控制器，负责协调和控制各个芯片的工作，实现数据采集和传输等功能，AD1256芯片则用于模拟信号转换，并将模拟信号转换为数字信号。
上述通信传输模块包括RS485接口和4G VPN无线传输接口，RS485接口为扩展接口，4G VPN无线传输接口通过通讯协议利用无线VPN网络将数据发送至远端的计算机或终端设备。RS485接口通过传输线接入或输出数据（例如本实施例中的录井工程参数），还可以扩展接口，通过扩展接口接入其他扩展参数，4G VPN无线传输接口则可以与远端的计算机或终端设备组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将数据（例如本实施例中的录井工程参数）发送至远端的计算机或终端设备。
其中RS485接口和4G VPN无线传输接口均独立工作，其中4G VPN无线传输接口可如附图7所示。
实施例2：如附图8所示，本发明实施例公开了一种基于无线传输的分布式录井采集装置，是对实施例1的进一步优化，还包括供电模块，供电模块，供电模块包括宽电压输入接口、电压输出接口、电压转换模块、供电切换电路、充放电管理电路、充电电池、稳流稳压电路；宽电压输入接口与电压转换模块连接，电压转换模块分别与充放电管理电路和供电切换电路连接，充放电管理电路与充电电池连接，充放电管理电路和电压转换模块均与供电切换电路连接，供电切换电路与稳流稳压电路连接，稳流稳压电路与电压输出接口连接。
具体的，供电模块向采集控制单元进行供电，其结构可如附图8所示，包括宽电压输入接口、电压输出接口、电压转换模块、供电切换电路、充放电管理电路、充电电池、稳流稳压电路。宽电压输入接口与电压转换模块连接，电压转换模块分别与充放电管理电路和供电切换电路连接，充放电管理电路与充电电池连接，充放电管理电路和电压转换模块均与供电切换电路连接，供电切换电路与稳流稳压电路连接，稳流稳压电路与电压输出接口连接。
上述宽电压输入接口供电范围为AC180V至AC380V，宽电压输入可以使装置适应不同的电压变化，在柴油发电机供电不稳定或受到顶驱干扰的情况下仍能正常运行，输出稳定的电压。电压转换模块可将宽电压转换为DC24V为装置供电；充放电管理电路可如附图9所示，电压转换模块输出DC26.6V的电压给充放电管理电路。供电切换电路可如附图10所示，用于切换供电方式，即在市电正常时，由电压转换模块供电，在市电非正常时由电池供电；稳流稳压电路可如附图11所示，用于稳压稳流，保护装置的电路结构。
实施例3：如附图12所示，本实施例公开了一种基于无线传输的分布式录井采集控制系统，包括远端智能录井数据处理后台和多个如上述实施例所述的基于无线传输的分布式录井采集装置；
远端智能录井数据处理后台和各个基于无线传输的分布式录井采集装置通过无线VPN组网方式进行组网；基于无线传输的分布式录井采集装置采集录井工程参数，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；这里每个基于无线传输的分布式录井采集装置负责每一口井的录井工程参数采集及传输工作，录井工程参数包括钻机大钩的高度工程参数、工程模拟量参数和泵冲工程参数，并且可以通过扩展接口接入其他扩展参数。
远端智能录井数据处理后台包括录井数据主服务器、录井数据备份服务器、Web服务器、存储服务器、区域录井中心、VPN主服务器和VPN备份服务器；
录井数据主服务器接收基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数，并进行中转和存储，同时提供数据访问功能；
录井数据备份服务器是录井数据主服务器的备用设备，二者分别部署于不同的地点，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行实时热备份，以确保在录井数据主服务器发生故障时，能够及时接替录井数据主服务器的工作；
VPN主服务器向基于无线传输的分布式录井采集装置和区域录井中心提供身份认证、数据加密、路由算法和数据交换功能；VPN主服务器发生故障时，VPN备份服务器接替VPN主服务器的工作；
存储服务器，存储基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数；
Web服务器向区域录井中心提供网络访问服务，通过HTTP协议与区域录井中心进行通信，提供数据交互；
区域录井中心负责监管周围正常钻进的井，工作人员经区域录井中心通过无线VPN网络访问存储服务器，获取、展示、查看、分析录井工程参数。
上述录井数据主服务器、录井数据备份服务器、VPN主服务器和VPN备份服务器和位于前端的若干4G VPN无线传输接口组成无线VPN网络。
录井数据主服务器用于接收基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数，并进行中转和存储，同时为系统提供数据访问功能，以确保其他系统或客户端能够安全、可靠地访问所需的录井工程参数。录井数据主服务器还需具备高可用性和可扩展性，以满足业务需求的变化和保证系统的稳定性和可用性；录井数据备份服务器是录井数据主服务器的备用设备，实时进行热备份，以确保在录井数据主服务器发生故障时，能够及时接替录井数据主服务器的工作。
综上，本发明的系统整体架构包括基于无线传输的分布式录井采集装置和远端智能录井数据处理后台，通过自组网的无线VPN网络实现互联互通。录井数据主服务器和录井数据备份服务器的存在提供了冗余和容错能力，确保数据的可靠性，区域录井中心可通过网络访问存储服务器获取所需录井工程参数。
实施例4：如附图13所示，本实施例公开了一种基于无线传输的分布式录井采集控制方法，包括：
步骤S110，每个采集执行单元采集对应目标区域内各个井的录井工程参数；
步骤S120，采集控制单元接收采集执行单元采集到的录井工程参数，与远端智能录井数据处理后台组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将录井工程参数发送至远端智能录井数据处理后台；
步骤S130，远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
其中，远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理包括：
（1）将VPN主服务器和VPN备份服务器分别部署在异地，若VPN主服务器发生故障，VPN备份服务器接替VPN主服务器开始工作；
（2）录井数据主服务器通过无线VPN网络接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置发送的录井工程参数，并将其存储到存储服务器中，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行备份，若录井数据主服务器发生故障，替代录井数据主服务器接管任务；
（3）录井数据主服务器将录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心确定是否接收到录井工程参数；
（4）响应于是，则区域录井中心对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务；
（5）响应于否，则区域录井中心向录井数据备份服务器发送请求，录井数据备份服务器响应于请求，将接收到的录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心接收并对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于无线传输的分布式录井采集装置，其特征在于，包括壳体，在壳体上设置有采集执行单元、采集控制单元和供电模块；
采集执行单元包括高度参数获取单元、至少一个工程参数获取单元和至少一个泵冲参数获取单元；
高度参数获取单元，采集钻机大钩的高度工程参数；
工程参数获取单元，采集工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力；
泵冲参数获取单元，采集泵冲工程参数；
采集控制单元包括参数获取模块、控制转换模块、通信传输模块；
参数获取模块包括八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块；
八通道模拟量参数包括八个模拟量参数获取子模块，每个模拟量参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、四端隔离抗干扰电路、采集电路；采集接口，接入4-20mA模拟信号，获取工程参数获取单元采集的工程模拟量参数，工程模拟量参数包括大钩负荷、立管压力和套管压力；保护电路，限制电流和电压的大小；四端隔离抗干扰电路，对工程模拟量参数输入、工程模拟量参数输出、电源输入和隔离电源输出进行相互隔离；采集电路，传输从采集接口接入的工程模拟量参数；
一通道高度参数获取模块基于光电-数字调谐隔离耦合技术连接高度参数获取单元获取钻机大钩的高度工程参数；
四通道泵冲参数获取模块包括四个泵冲参数获取子模块，每个泵冲参数获取子模块均包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取泵冲参数获取单元采集的泵冲工程参数；保护电路，限制电流和电压的大小；光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；采集电路，传输从采集接口接入的钻机大钩的高度工程参数；
控制转换模块，连接参数获取模块，对接收到录井工程参数进行模数转换及传输控制，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
通信传输模块，组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将经模数转换后的录井工程参数发送至远端的计算机或终端设备；
供电模块包括宽电压输入接口、电压输出接口、电压转换模块、供电切换电路、充放电管理电路、充电电池、稳流稳压电路；宽电压输入接口与电压转换模块连接，电压转换模块分别与充放电管理电路和供电切换电路连接，充放电管理电路与充电电池连接，充放电管理电路和电压转换模块均与供电切换电路连接，供电切换电路与稳流稳压电路连接，稳流稳压电路与电压输出接口连接。
2.根据权利要求1所述的基于无线传输的分布式录井采集装置，其特征在于，所述一通道高度参数获取模块包括采集接口、保护电路、光电-数字调谐隔离耦合电路和采集电路；
采集接口，获取高度参数获取单元采集的钻机大钩的高度工程参数；
保护电路，限制电流和电压的大小；
光电-数字调谐隔离耦合电路，实现输入输出之间的电气隔离；
采集电路，传输从采集接口接入的钻机大钩的高度工程参数。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线传输的分布式录井采集装置，其特征在于，所述控制转换模块包括模数转换模块和主控模块；
模数转换模块，分别连接八通道模拟量参数获取模块、一通道高度参数获取模块和四通道泵冲参数获取模块，将接收到录井工程参数进行模数转换计算，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
主控模块，包括接收模数转换模块输出的录井工程参数，并发送到通信传输模块。
4.根据权利要求1或2所述的基于无线传输的分布式录井采集装置，其特征在于，所述通信传输模块包括RS485接口和4G VPN无线传输接口，RS485接口为扩展接口，4G VPN无线传输接口通过通讯协议利用无线VPN网络将数据发送至远端的计算机或终端设备。
5.一种基于无线传输的分布式录井采集控制系统，其特征在于，包括远端智能录井数据处理后台和多个如权利要求1至4中任意一项所述的基于无线传输的分布式录井采集装置；
远端智能录井数据处理后台和各个基于无线传输的分布式录井采集装置通过无线VPN组网方式进行组网；基于无线传输的分布式录井采集装置采集录井工程参数，其中录井工程参数包括工程模拟量参数、钻机大钩的高度工程参数、泵冲工程参数；
远端智能录井数据处理后台包括录井数据主服务器、录井数据备份服务器、Web服务器、存储服务器、区域录井中心、VPN主服务器和VPN备份服务器；
录井数据主服务器接收基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数，并进行中转和存储，同时提供数据访问功能；
录井数据备份服务器是录井数据主服务器的备用设备，二者分别部署于不同的地点，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行实时热备份，以确保在录井数据主服务器发生故障时，能够及时接替录井数据主服务器的工作；
VPN主服务器向基于无线传输的分布式录井采集装置和区域录井中心提供身份认证、数据加密、路由算法和数据交换功能；VPN主服务器发生故障时，VPN备份服务器接替VPN主服务器的工作；
存储服务器，存储基于无线传输的分布式录井采集装置采集传输的录井工程参数；
Web服务器向区域录井中心提供网络访问服务，通过HTTP协议与区域录井中心进行通信，提供数据交互；
区域录井中心负责监管周围正常钻进的井，工作人员经区域录井中心通过无线VPN网络访问存储服务器，获取、展示、查看、分析录井工程参数。
6.一种应用于权利要求5所述系统的基于无线传输的分布式录井采集控制方法，其特征在于，包括：
每个采集执行单元采集对应目标区域内各个井的录井工程参数；
采集控制单元接收采集执行单元采集到的录井工程参数，与远端智能录井数据处理后台组建无线VPN网络，通过通讯协议利用无线VPN网络将录井工程参数发送至远端智能录井数据处理后台；
远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
7.根据权利要求6所述的基于无线传输的分布式录井采集控制方法，其特征在于，所述远端智能录井数据处理后台接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置传输的录井工程参数，并对其进行数据处理，包括：
将VPN主服务器和VPN备份服务器分别部署在异地，若VPN主服务器发生故障，VPN备份服务器接替VPN主服务器开始工作；
录井数据主服务器通过无线VPN网络接收各个基于无线传输的分布式录井采集装置发送的录井工程参数，并将其存储到存储服务器中，录井数据备份服务器对录井数据主服务器进行备份，若录井数据主服务器发生故障，替代录井数据主服务器接管任务；
录井数据主服务器将录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心确定是否接收到录井工程参数；
响应于是，则区域录井中心对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务；
响应于否，则区域录井中心向录井数据备份服务器发送请求，录井数据备份服务器响应于请求，将接收到的录井工程参数转发至区域录井中心，区域录井中心接收并对录井工程参数进行数据处理，其中数据处理包括计算、分析、存储、展示、回放、打印服务。
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