CN1932530A - 地电位动态监测系统 - Google Patents

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

地电位动态监测系统

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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