CN1932530A - 地电位动态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主要用于地球物理测量,尤其是地电位或高密度电法动态或静态监测的地电位动态监测系统。由上位机、开关控制器、网络电缆、电极转换开关构成。每条测线上可设有1至N个电极转换开关,开关通过网络电缆以串行方式连接开关控制器,开关控制器并行可接1至N条网络电缆,上位机控制1至N路中任意一条测线上某个电极转换开关的闭合,并可准确检测电极接入位置,同时动态显示各个电极转换开关的状态。不必为电极转换开关提供电源,不需与电极转换开关之间进行数字通讯,实现了多路远距离的电极转换和远距离控制的地电位动态监测,并可准确检测电极接入位置,系统体积小,重量轻,施工方便。
Description
技术领域:
本发明涉及一种主要用于地球物理测量,尤其是地电位和高密度电法动态或静态监测。
背景技术:
目前,国内外除自喷油井外绝大多数采油都用注水方式进行开发,注水开发的产量占全国原油产量的93%,对注水开发非均质油藏而言,了解和掌握注入水的运动方向和推进速度、注入水朝哪个方向推进、主力注水方位如何、注水前缘位于何处,了解和掌握不同油层或同一油层的不同部位的水淹特征,是合理部署注采井网、研究剩余油的分布规律、挖掘剩余油、提高最终采收率、提高注水开发水平的基本要求。剩余油地电位动态监测系统是实现上述基本要求目的的有效方法。
现有低电位测量仪器仅能测量井口周围一定范围的地电位,并需要逐点的移动测量电极,所测得的地电位不可避免的会受到自然电位的影响,导致测量质量无法保证,而且如果测量中出现错误数据,补救工作也比较困难;另外,工作量也较大。近年来,国内外有些仪器采用了多电极同时测量,如加拿大研制的IPRF-1和IPRF-2型地电位测量仪器,电极的联接方式大都为通过带有工作电源线及通讯线的多芯电缆,系统功耗大,信号易受干扰,而且随着距离的增大,通讯效率也会降低,影响系统的可靠性,导致无法实现远距离的控制与信号传输。同时,电极与电缆的体积和重量也使野外布线工作非常困难。
发明内容:
本发明的目的就是针对现有技术的不足,提供一种体积小、重量轻、价格低,无需通过多芯电缆供电和数字通讯,可进行远距离控制的地电位动态监测系统。
本发明的目的是通过以下方式实现的:
由上位机1经USB总线2连接开关控制器3,开关控制器3通过1至N条网络电缆4以串行方式连接1至N个.电极转换开关5。
本发明的目的还可以通过以下方式实现:
电极转换开关5是由磁保持继电器电路7通过1至N条网络电缆4与连接器10连接,磁保持继电器电路7连接保护电路9和电极6构成。
开关控制器3是由MPU17与I/O口扩展电路18连接,经脉冲产生电路19与连接器10连接,MPU17一路经A/D转换电器21与连接器10连接,另一路经瞬时大功率供给电路20与连接器10连接构成。
网络电缆4是由检测线11、复位线12、控制线I 13、控制线II 14、地线15和信号线16组成。
有益效果:不必为电极转换开关提供电源,不需与电极转换开关之间进行数字通讯,实现了多路远距离的电极转换和远距离控制的地电位动态监测,并可准确检测电极接入位置,系统体积小,重量轻,施工方便。
附图及附图说明
图1是本发明的智能电极转换装置框图。
图2是电极转换开关结构示意图。
图3是开关控制器结构示意图。
1.上位机,2.USB总线,3.开关控制器,4.网络电缆,5.电极转换开关,6.电极,7.磁保持继电器电路,8.检测电阻,9.保护电路,10.RJ-45接口,11.检测线,12.复位线,13控制线I,14控制线II,15地线,16信号线,17MPU,18.I/O口扩展电路,19.脉冲产生电路,20.瞬时大功率供给电路,21A/D转换电路,22.参考电阻,23.开关电源。
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本发明进一步说详细明:
由上位机1经USB总线2连接开关控制器3,开关控制器3通过1至N条网络电缆4以串行方式连接1至N个电极转换开关5。
电极转换开关5是由磁保持继电器电路7通过1至N条网络电缆4与连接器10连接,磁保持继电器电路7连接保护电路9和电极6构成。
开关控制器3是由MPU17与I/O口扩展电路18连接,经脉冲产生电路19与连接器10连接,MPU17一路经A/D转换电器21与连接器10连接,另一路经瞬时大功率供给电路20连接构成。
网络电缆4是由检测线11,复位线12,控制线I 13,控制线II 14,地线15和信号线16组成。
电极转换开关5的核心是磁保持继电器电路7,用于控制开关5与电缆4的连接与断开,磁保持继电器电路7在吸合时以200mW功率的脉冲触发驱动主线圈,吸合后触点的工作状态则保持锁定,继电器稳定工作时其线圈不耗电,需要释放时则在副线圈上施加一个同样的脉冲即可使触点释放,在整个自锁、释放过程中所需能耗很小,且平时不耗电;检测电阻8为电极位置检测电路提供分压电阻,保护电路9防止损坏磁保持继电器电路7所设计,连接器10为RJ-45接口,连接网络电缆4。
电极转换开关5的控制,是在复位线12和地线15之间施加一幅度为5V脉宽大于20ms的正脉冲信号,磁保持继电器电路7中的副线圈得电,所有的开关复位。通过分别检测检测线11和控制线I 13、检测线11和控制线II 14两个回路的端阻抗确定复位是否正确,检测时地线15需要断开。检测信号线16与电极6连接,检测信号线16上的信号即为电极6上的信号。在控制线I 13和地线15之间施加同样的的脉冲,磁保持继电器电路7主线圈得电,继电器吸合。通过检测检测线11和控制线I 13、检测线11和控制线II 14两个回路的端阻抗确定是否吸合,检测时需要断开地线15。为防止误触发,交替在控制线I 13、控制线II 14施加脉冲,则控制电极转换开关5逐个闭合。
开关控制器3包括MPU17集成了8051微控制器,它不仅具有USB传输控制器,实现与上位机之间的USB通讯,而且用以控制各部分电路的工作,与I/O口扩展电路18连接。I/O口扩展电路18由FPGA实现扩展I/O控制口线。脉冲产生电路19由开关管和普通继电器实现,与I/O口扩展电路18连接,由FPGA进行控制,产生触发磁保持继电器电路7的脉冲。瞬时大功率供给电路20由普通继电器和法拉电容实现,集成的8051控制器通过控制普通继电器来控制对法拉电容的充电,为向远距离的电极转换开关5发送控制脉冲提供瞬时能量。A/D转换电路21,通过检测参考电阻22和检测电阻8之间的电压,可以确定参考电阻22和检测电阻8的比例关系,从而确定接入网络电缆4的电极6的位置。开关电源23为整个开关控制器3提供电源。
每条测线上可设有1至N个电极转换开关5,开关通过网络电缆4以串行方式连接开关控制器3,开关控制器3并行可接1至N条网络电缆4,上位机1通过USB总线2向开关控制器3发送命令及读取电极6的状态信息。系统不必为电极转换开关5提供电源,不需与电极转换开关5之间进行数字通讯,上位机1控制1至N路中任意一条测线上某个电极转换开关5的闭合,并可准确检测电极6接入位置,同时动态显示各个电极转换开关5的状态。
上位机1可以是台式机,也可以是笔记本电脑或PDA。
Claims (4)
1、一种地电位动态监测系统包括上位机(1)和电极(6),其特征在于,由上位机(1)经USB总线(2)连接开关控制器(3),开关控制器(3)通过1至N条网络电缆(4)以串行方式连接1至N个.电极转换开关(5)。
2、按照权利要求1所述的地电位动态监测系统,其特征在于,电极转换开关(5)是由磁保持继电器电路(7)通过1至N条网络电缆(4)与连接器(10)连接,磁保持继电器电路(7)连接保护电路(9)和电极(6)构成。
3、按照权利要求1所述的地电位动态监测系统,其特征在于,开关控制器(3)是由MPU(17)与I/O口扩展电路(18)连接,经脉冲产生电路(19)与连接器(10)连接,MPU(17)一路经A/D转换电器(21)与连接器(10)连接,另一路经瞬时大功率供给电路(20)与连接器(10)连接构成。
4、按照权利要求1、2所述的地电位动态监测系统,其特征在于,网络电缆(4)是由.检测线11、复位线12.、.控制线I 13、控制线II 14、地线15和信号线16组成。
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