CN201714372U - 一种用于钻井现场的无线传感器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于钻井现场的无线传感器系统，由主机和从机构成系统，相互直接进行通信。主机和从机是由天线、机壳、接口组成，天线与机壳的天线接口相连接，接口与传感器或PC机相连，机壳内部装有无线通信模块，从而实现数据的传输。主机可以是一个或者多个，从机也可以是一个或者多个。本实用新型实现井场地面设备的无线通信，并且主机通过向从机发送指令，可以实现自动识别和组网，以及改变工作频段的功能。避免了传统的无线收发频率已固化在电路芯片中，如变更通信频率需要拆开从机，烧录新程序来实现的方式，使原本复杂的工作简单化，实现现场切换无线传输设备通信频率。

Description

一种用于钻井现场的无线传感器系统
技术领域
本实用新型涉及石油、煤矿及地质勘探钻井工程测斜领域，一种用于钻井现场的无线传感器系统。
背景技术
石油、煤矿及地质勘探在进行钻井过程中需要测得泥浆泵立管压力、大钩负荷、转盘扭矩等参数数据。这些数据是由装在钻井架上的各种传感器输出的模拟信号经单片机进行A/D转换得到的，然后将数据发送给控制室。现场控制室在距离井架几十甚至上百米远的地方。目前井场普遍采用有线传输方式传送数据，这样就需要数根上百米的电缆，而且要在井场提前进行布线施工，一般采用高架或挖沟土埋的方式，一旦确定电缆位置再移动传感器位置就比较困难，不利于现场灵活施工需要，高架电缆线对井场安全存在隐患，地下的电缆线在出现传输故障时不易找到故障位置。如果采用无线通信方式钻井现场环境复杂，机电设备工作时产生电磁波噪声，因而影响数据的正常传输。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，使得在钻井工程中测试数据方便、准确，本实用新型提供一种用于钻井现场的无线传感器系统，可以实现井场地面设备的无线通信。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钻井现场无线传感器系统，由主机和从机构成系统，相互直接进行通信。主机和从机是由天线、机壳、接口组成，天线与机壳的天线接口相连接，接口与传感器或PC机相连，机壳内部装有无线通信模块，从而实现数据的传输。主机可以是一个或者多个，从机也可以是一个或者多个，利用无线调频技术通过命令将上位机和下位机通信频率进行修改，以避开井场设备噪声引起的干扰，在井场现场的无线收发主机(即从机)不增加按钮和通信接口或重新烧录程序等情况下，通过控制室内PC机(即上位机)控制系统实现从机与控制室内无线收发主机(即主机)无线通信频率的变更。无线收发主机采用坚固外壳，只有一个传感器接口和一个天线接口，以保证工作可靠性。
主机与上位机相连，功能是：1、将上位机要发给从机的数据进行处理，然后转变为无线信号发射给从机；2、将接收到的无线信号进行数据处理，然后发送给主机；3、可以接受上位机所发的设置命令并进行相应操作。一般主机的频率修改只需要上位机向其发送一条命令即可实现。
从机与相应传感器相连，主要功能有：1、接收主机发来的无线信号，进行数据处理，然后做出相应操作；2、将传感器传来的信号进行A/D转换；3、向主机发送数据。从机不能直接与上位机相连，修改频率只能通过主机发送来的无线信号进行，而无线通信要保证主机和从机通信频率相同才可以实现，所以改频操作相对复杂。
首先，从机和主机实现通信，即工作频率一致。然后，明确目标频率的控制字，根据协议制定出相应命令。然后进行协调通信频率变更，方法如下：
1、主机发送通信频率修改命令。
2、从机收到通信频率修改命令后向主机发送响应信号。
3、主机接到从机发来的响应信号跳变到目标频率向从机发送确认信号。
4、主机读取从机的参数，以确认修改通信频率成功。
本实用新型的有益效果是，实现井场地面设备的无线通信，并且主机通过向从机发送指令，可以实现自动识别和组网，以及改变工作频段的功能。避免了传统的无线收发频率已固化在电路芯片中，如变更通信频率需要拆开从机，烧录新程序来实现的方式，使原本复杂的工作简单化，实现现场切换无线传输设备通信频率。
附图说明
图1是本实用新型无线传感器系统结构示意图。
图2是本实用新型中无线通信模块剖面示意图。
图3本实用新型从机通信频率切换程序流程图。
图4是本实用新型上位机通信频率切换程序流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型作详细的说明。
本实用新型是一种用于钻井现场无线传感器系统，由主机和从机构成系统，相互直接进行通信。主机和从机由天线(1)、机壳(2)、接口(3)组成，天线(1)与机壳(2)的天线接口相连接，接口(3)与传感器或PC机相连，机壳(2)内部装有无线通信模块(4)，从而实现数据的传输。
本实用新型的无线通信模块(4)实现频率切换的流程进行说明如下：
如图3所示，通信频率修改指令至少要包括：帧头、命令控制字、设备ID号、目标频率控制字、数据校验位。当从机接收到通信频率修改指令就进入修改频率子程序。先将命令中的ID号提取，判断是否为本从机ID，若不是就跳出修改频率子程序，是则进入下面程序。
提取指令中的目标频率控制字，存放到新频率参数中，并初始化改频等待限制次数m为0。无线通信不如有线的可靠，一般数据发送不止一次，为提高改频成功的几率设置如下循环：
首先，向主机发送响应指令。然后初始化无线收发芯片到新(目标)频率等待接收主机的确认指令，同时将m增1，接到确认指令后更新旧频率参数，调频成功，退出修改频率子程序。若到等待时限T1仍为接到主机的确认指令，则初始化无线收发芯片为旧频率，先判断m是否小于设定值，若小于则跳转到本段开头进行循环，若m不小于设定值则改频失败，退出修改频率子程序。
采用本方法进行通信频率修改，即使改频不成功，从机会将频率恢复到旧频率。为方便找到从机的通信频率，从机最好设置一个默认频率，在重新通电时恢复到此频率。
上位机切换频率程序流程如图4所示。上位机发出修改频率指令后，等待一段时间接收从机发的响应指令，若到改频设定的总时限都没收到响应指令则显示改频失败然后结束。若收到响应指令，首先向主机发送改频到目标频率指令，然后发送确认指令，最后通过读取从机数据判断是否改频成功。若可以接收到数据则显示改频成功，然后结束，否则显示改频失败，然后结束。
以上对本实用新型实施进行了详细介绍，并阐述了具体实施方式在实际使用过程中实现无线通信设备进行通信频率修改的方法。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本方法实用新型使用的限制。

Claims (2)

1.一种用于钻井现场的无线传感器系统，由主机和从机构成系统，主机和从机由天线(1)、机壳(2)、接口(3)组成，其特征是：机壳(2)内部装有无线通信模块(4)，天线(1)与机壳(2)的天线接口相连接，接口(3)与传感器或PC机相连。
2.根据权利要求1所述无线传感器系统，其特征是：主机可以是一个或者多个，从机也可以是一个或者多个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104540242A (zh) * 2015-01-09 2015-04-22 上海神开石油设备有限公司 一种具有无线通讯功能的井场传感器系统及其通讯方法

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