CN1924742A

CN1924742A - 抽油机测控终端

Info

Publication number: CN1924742A
Application number: CNA2006101160380A
Authority: CN
Inventors: 吕和军; 周俊华; 王波
Original assignee: SHANGHAI JIANGRUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIANGRUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-03-07

Abstract

本发明是一种为油水井无线远程测控系统配套的装置。包括一个P87C552的中央处理器、一个GPRS模块、一个存储器、一个控制执行机构、数个放大器、一个A/D转换、多个传感器输入端口。本发明利用电压、电流、悬重、温度、扭距、位移、红外、功率因数等传感器，将采油、注水井的电流、电压，悬重、扭距、位移等信号，实时采集并进行处理、判断。由子站系统，通过GPRS发射到主站系统内，并由主站系统进行控制，重大报警信息还可以按要求及时转发到当事人和相关领导干部的手机上。从而达到远程监测油水井的运行状况的目的。

Description

抽油机测控终端

技术领域

本发明属于无线数据传输及自动控制技术领域。具体涉及一种油田采油生产用抽油机的各种工作参数的自动采集、实时数据无线远程传送、智能控制及远程无线控制终端。

背景技术

在石油生产的过程中，由于油田多处在边远和交通不便的地区。因此油田的抽油机大都分布在野外，且比较分散，由此造成抽油机的生产管理难度较大。抽油机是否可以连续不断的正常运行与企业的经济效益息息相关。由于不能二十四小时不间断的人为现场实时监控，使部分抽油机在复杂的工况影响下，以及不法分子有意的破坏下，时常出现停机、停抽现象。造成不必要的甚至是巨大的经济损失。因此如何保证采油时效的提高以及抽油机连续正常地运行是十分重要课题。

在抽油机日常生产中，可以通过测量抽油机的载荷、电机三相电流、电压、示功图、电流图、温度、油压、套压等数据来了解抽油机的工作状况，并以此为依据判断抽油机发生故障的原因，并预测抽油机今后一段时间可能产生的状况。这些数据资料是油田采油生产科学管理的前提。

通常的情况是：当需要采集一部抽油机的数据资料时，需要停止这部抽油机的正常生产任务。然后为其安装所需要的测量用传感器，这些传感器采集的数据被送到pc101上简单处理，并保存测量数据。所有资料需要在基地经过一定时间处理才能够得到结果。同时，这种测量方式不可能实时监测一部抽油机的整段工作状况，只有当工程技术人员认为需要时才会采用。因此无法及时、有效的发现问题，更不可能预见问题。正是由于这个原因，即便采用更准确、更先进的测量技术，也似乎有马后炮的嫌疑。如何更好的利用最先进的测量技术，让其及时的反映抽油机工作状况是十分有意义的。

现代移动通讯技术飞速发展。在中国，中国移动通讯和中国联通通讯的基站遍布全国。利用先进的移动通讯平台传输数据是一种非常安全、可靠、经济的选择。

基于GPRS移动通讯的特点：1、永远在线，2、高速传输，3、流量计费(或包月)。建立一种以GPRS移动通讯平台为技术支点的现场数据实时通讯设备是非常有现实意义的。

把现代先进的抽油机参数测量技术与现代成熟的GPRS通讯技术结合起来，同时结合采油现场自动控制技术、采用工艺、采油现场生产、管理专家系统，建立油水井无线远程测控系统可以很好的解决测量、数传、监控的实时问题。

解决实时、智能、测控、无人职守的关键之一是在抽油机这一点上。在抽油机上的设备应达到这样的要求。首先需要准确采集数据，第二需要智能分析数据，并做出相应的正确判断。第三需要根据判断做出反应。第四是需要实时在线传输数据。第五可以接受控制中心的远程控制。最后还必须达到安全、可靠、误报率低、适应恶虐环境、防盗的要求。

因此，在现有的油田采油生产技术装备中，有对抽油机测控技术在智能参数测量、无线数据远传、远程测控等方面的需求。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种为油水井无线远程测控系统配套的装置。这种装置采用GPRS数据传输方式。装置接受来自于抽油机现场的多种传感器信号，通过装置内的单片机处理数据，做人工智能判断，对抽油机的工作做出反应，同时实时在线将数据发布到INTERNET网，并可以根据中央控制系统发出的指令，采取相应的行动。

本发明提出的智能型、GPRS数据传输、远程监控的抽油机测控终端。其基本设计思想是基于公共无线通讯网络GPRS系统传送采油井的工作状况参数。(即采油井的电机工作电压、电流、抽油机的光杆负荷、油压、套压、出油温度、掺水温度等参数)。并接收系统主站的控制指令，控制抽油机的启动、停止等一系列动作。当抽油机工作异常时，自动向主站报警。并对一些抽油井上的恶性事故(如井下抽油杆与卡等)，除向主站报警外自动作出相应的处理(如停机等)。

本发明提出的抽油机测控终端，包括：

一个P87C552的中央处理器，其是整个抽油机测控终端的灵魂。这个处理器负责分析处理所有的采集数据和中央控制室发送来的控制信号，并根据情况做出相应的反应；

一个GPRS模块，用于在线发送数据和接受控制指令；

一个位置传感器输入端口，可以将抽油机游梁的位置信息送达中央处理器，用于抽油机初始定位；

一个存储器，用于保存4K至64K的数据，测量数据在该存储器中暂时保存；在示功图的测量中，存储器可以发挥更有效的作用；

一个控制执行机构，中央处理器根据控制室的指令，向控制执行机构发出指令，根据指令，控制执行机构完成相应的动作。如抽油机的起、停动作；

数个放大器，用于放大来至现场传感器的测量数据；

一个A/D转换，为中央处理器提供数据；

多个传感器输入端口，例如电压传感器、三相电流传感器、光杆负荷传感器的端口，用于连接现场的相应传感器。

本发明提出的抽油机测控终端对数据采集、处理、控制的方法，包括：

抽油机测控终端的信号采集处理单元以P87C552单片机为核心。抽油机测控终端依次采集多路抽油机工作参数。采集后的数据自动进行参数比较，经模糊处理。自动对数据做出判断，并根据判断的结果执行进一步的操作。

一种独特的抽油机示功图采集设计。正常时抽油机测控终端实时监测各种参数，当测控终端接到采集示功图请求指令信息后，才进入示功图采集程序。所有数据保存在存储器中，当完成测试后再发送数据。

本抽油机测控终端的数据传输采用公共的无线网络GPRS网络传输数据。由于GPRS具有的在数据通讯方面的技术优势，使本发明在数据通讯方面得到了技术保证。

抽油机测控终端油井远程控制技术可以根据主站控制中心的控制指令，对抽油机完成一系列的控制动作。如控制抽油机的起抽和停抽。

本发明的独到优势是：

独特的、高效的示功图、电流图采集方法。

独特的、结合多年、多名石油采油专家经验的、同时具有单片机人工智能控制的生产报警设计。

先进的、构思新颖的远程控制方法的实现。

构思巧妙，体现GPRS通讯技术与现代抽油机监测、控制技术完美结合的设计思想的一种装置。

来源于油田采油现场需求，结合现场实际工作方法设计的一种先进的、实用的装置。

独特防盗窃设计思想的完美体现。

附图说明

图1为抽油机测控终端原理框图。

图2为三项电流采集的电路图。

图3为单片机程序流程图。

图4为抽油机测控终电路图。

图中标号：101为通讯模块，102为信号采集和处理单元(即中央处理器)，103为控制执行机构，104为参数信号采集单元，105为存储单元，106为位置传感器，107为A/D转换器。

具体实施方式

以下参照附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1为抽油机测控终端原理框图，包括通讯模块101，信号采集和处理单元102，控制执行机构103，参数信号采集单元104。存储单元105，位置传感器106，A/D转换器107。

图2为采集单元的一部分的电路图。用于参数之一的三相电流的采集。三相电流由T2，T3，T4三个电流互感器把大电流变成千分之一的小电流信号经D5，D6，D7采样处理，在经电桥整流VR1，VR2，VR3分压处理送LM124进行放大处理，然后送P87C552单片机进行A/D转换。其他参数如光杆负荷，回油温度，回油压力等类似三相电流的采集，均需经各自的高精度传感器把物理量转换成数字量，经放大滤波等一系列处理后送P87C552进行A/D转换和信号采集处理。

信号采集处理单元102以P87C552单片机为核心，在采集程序的控制下，依次采集电源电压、三相电流、光杆负荷、回油温度，回油压力等抽油机工作参数。采集后的数据与主站控制中心为抽油机测控终端设定的参数进行比较。经智能程序进行模糊处理，如判定某数据超出设定的正常工作范围，即抽油机工作发生异常，立即启动报警程序将该情况通过通讯单元101报回主站控制中心。同时对致命警报立即通过控制执行机构103进行紧急控制处理。防止故障扩大化。最大限度的降低损失。

当抽油机测控终端通过通讯单元101接到主站控制中心发送的示功图请求指令信息后，进入示功图采集程序。单片机102通过位置传感器自动判定抽油机工作的下死点，并从下死点开始以光杆位移1％的精度采集三相电流，光杆负荷，三相电压回油温度、回油压力等5个参数，当抽油机光杆再次运行到下死点时，停止采集。至此完成了抽油机一个工作冲程的参数采集，即完成了示功图的现场测量。现场采集的示功图数据，经单片机102运行的现场程序的初步处理、编码，通过通讯单元101发回主站控制中心。主站控制中心收到信息后进行解码处理还原数据。还原成反映抽油机工作状况的示功图数据。由控制中心智能软件进行分析。

抽油机测控终端与主站控制中心的数据和命令通讯是通过GPRS模块来完成的。既图一中的101。抽油机测控终端主控单片机102和通讯模块101采用标准RS232通讯接口协议。

抽油机测控终端实现了对抽油机的控制。在图一中，利用通讯模块101通讯单元接收主站控制中心的控制指令，经解码后通过执行机构103产生控制动作。实现接通或断开电机控制器的交流接触器的控制线包，达到通过控制电机的运行和停止来控制抽油机的起抽和停抽的目的。

图3为图1中102单元单片机程序流程图。在抽油机测控终端中单片机102单元是本发明的关键所在。

在步骤307，过程开始工作。

在步骤301，根据初始化的数据，判断是否到达数据发送时间。当到达等待的采样间隔时，发送数据。

在步骤308，判断数据是否正确发出。控制中心是否收到。不成功则继续发送。成功则继续做下面的工作。

步骤303，判断是否重复发送失败10次。当达到标准时，则对抽油机测控终端恢位。

步骤302，判断是否出现超界数据，如有则报警。

步骤304、305，判断是否发出了报警信息。如10次不成功则对抽油机测控终端恢位。

步骤306，检查控制命令是否合法。执行合法的命令，并返回等待数据的状态。

最后需要说明的：任何不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims

1、一种抽油机测控终端，其特征在于，包括

一个P87C552的中央处理器，负责分析处理所有的采集数据和中央控制室发送来的控制信号，并根据情况做出相应的反应；

一个GPRS模块，用于在线发送数据和接受控制指令；

一个位置传感器输入端口，将抽油机游梁的位置信息送达中央处理器，用于抽油机初始定位；

一个存储器，用于保存4K至64K的数据，测量数据在该存储器中暂时保存；

一个控制执行机构，中央处理器根据控制室的指令，向控制执行机构发出指令，根据指令，控制执行机构完成相应的动作；

数个放大器，用于放大来至现场传感器的测量数据；

一个A/D转换，为中央处理器提供数据。

2、根据权利要求1所述的抽油机测控终端，其特征在于，信号采集处理单元以P87C552单片机为核心，在采集程序控制下，依次采集电源电压、三相电流、光杆负荷、回油温度、回油压力等抽油机工作参数；采集后的数据与主站控制中心为抽油机测控终端设定的参数进行比较，经模糊智能程序进行处理，自动对数据做出判断，并根据判断的结果执行进一步的操作。

3、根据权利要求1所述的抽油机测控终端，其特征在于，通讯模块(101)接到主站控制中心发送的示功图请求指令信息后，进入示功图采集程序；中央处理器(102)通过位置传感器自动判定抽油机工作的下死点，并从下死点开始以光杆位移1％的精度采集三相电流、光杆负荷、三相电压、回油温度、回油压力5个参数，当抽油机光杆再次运行到下死点时，停止采集，至此完成了抽油机一个工作冲程的参数采集；现场采集的示功图数据，经中央处理器(102)运行的现场程序的初步处理、编码，通过通讯模块(101)发回主站控制中心；主站控制中心收到信息后进行解码处理还原数据，还原成反映抽油机工作状况的示功图数据。由控制中心智能软件进行分析。

4、根据权利要求1所述的抽油机测控终端，其特征在于，中央处理器(102)与通讯模块(101)采用标准RS232通讯接口协议。