CN201747354U - 一种智能绞车测量面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能绞车测量面板，包括仪器主板、中央处理器、液晶显示单元、键盘、电源保护单元、PC、采集单元与供电单元，其中：所述中央处理器、液晶显示单元、PC、键盘与电源保护单元，分别与仪器主板连接；所述深度报警单元，与液晶显示单元连接；所述供电单元通过电源保护单元与仪器主板连接。本实用新型所述智能绞车测量面板，可以克服现有技术中反应速度慢、交互性能差、键盘性能差与电源功能单一等缺陷，以实现反应速度快、交互性能强、键盘性能好与电源输入方式多的优点。

Description

一种智能绞车测量面板

技术领域

本实用新型涉及油井测量用电子计量仪器，具体地，涉及一种智能绞车测量面板。

背景技术

目前，智能绞车测量面板作为一种油井测量用电子计量仪器，在油井试井方面有广泛的需求。

在现有技术中，如图1所示，智能绞车测量面板包括仪器主板3，分别与仪器主板3相连的单片机处理器1、LED数码管显示单元2、电源系统使用AC220V交流输入单元4、深度报警单元5与键盘6；其中，电源系统使用AC220V交流输入单元4为仪器主板3提供电源，通过键盘6的操作可以设置参数；仪器主板3输出显示值至LED数码管显示单元2，LED数码管显示单元2超限显示时启动深度报警单元5，单片机处理器1通过仪器主板3接收个部件提供的采集信号，并向各部分输出命令。

可见，在上述现有技术中，单片机处理器1与仪器主板3之间交换信息，并将信号用LED数码管显示，用键盘6设置参数，当超限时只能使用单一报警值，且电源系统只能使用AC220V。

另外，在上述现有技术中，智能绞车测量面板还具有以下特点：系统反应速度慢；使用LED数码管显示，不利于观看和人机交流；键盘采用单键键盘，浪费空间，且效率低；深度报警功能只能使用单一值；不能与PC进行通讯；电源系统只能使用220V交流电源，且不具备电源保护功能。

综上所述，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

(1)反应速度慢：系统的反应速度较慢；

(2)交互性能差：使用LED数码管显示，不利于观看和人机交流；不能与PC进行通讯；

(3)键盘性能差：键盘采用单键键盘，浪费空间，且效率低；

(4)电源功能单一：电源系统只能使用220V交流电源，且不具备电源保护功能。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种智能绞车测量面板，以实现反应速度快、交互性能强、键盘性能好与电源输入方式多的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种智能绞车测量面板，包括仪器主板、中央处理器、液晶显示单元、键盘、电源保护单元、PC、采集单元与供电单元，其中：所述中央处理器、液晶显示单元、PC、键盘与电源保护单元，分别与仪器主板连接；所述深度报警单元，与液晶显示单元连接；所述供电单元通过电源保护单元与仪器主板连接。

进一步地，还包括张力保护单元与深度保护单元；所述张力保护单元与深度保护单元，分别与仪器主板连接。

进一步地，所述供电单元包括AC220V交流输入模块与DC24V直流输入模块；所述AC220V交流输入模块与DC24V直流输入模块，分别与电源保护单元连接。

进一步地，所述采集单元包括张力采集模块与深度采集模块；所述张力采集模块与深度采集模块，分别与仪器主板连接。

进一步地，所述中央处理器的型号为C8051F120。

进一步地，所述PC与仪器主板之间通过串行数据总线连接。

进一步地，所述键盘包括复合功能键。

进一步地，所述深度报警单元包括更改数值模块。

本实用新型各实施例的智能绞车测量面板，由于包括仪器主板、中央处理器、液晶显示单元、键盘、电源保护单元、PC、采集单元与供电单元，其中：中央处理器、液晶显示单元、PC、键盘与电源保护单元，分别与仪器主板连接；深度报警单元，与液晶显示单元连接，通过液晶显示单元的显示变化从仪器主板输出报警信号；供电单元通过电源保护单元与仪器主板连接。该智能绞车测量面板可以使仪器系统反应速度大为提高，加强人机交流，节约键盘空间，实现仪器主板与PC机的通讯功能，增加直流供电电源和电源保护功能；从而克服现有技术中反应速度慢、交互性能差、键盘性能差与电源功能单一的缺陷，以实现反应速度快、交互性能强、键盘性能好与电源输入方式多的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为现有技术中智能绞车测量面板的工作原理框图；

图2为根据本实用新型智能绞车测量面板的工作原理框图；

图3为根据本实用新型智能绞车测量面板中中央处理器的电路原理示意图；

图4为根据本实用新型智能绞车测量面板中键盘的电路原理示意图；

图5a为根据本实用新型智能绞车测量面板与PC的通讯电路原理示意图；

图5b为根据本实用新型智能绞车测量面板中深度采集模块的电路原理示意图；

图6为根据本实用新型智能绞车测量面板中张力采集模块的电路原理示意图；

图7为根据本实用新型智能绞车测量面板中中央处理器的供电电源的电路原理示意图；

图8为根据本实用新型智能绞车测量面板中张力保护单元的电路原理示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-单片机处理器；2-LED数码管显示单元；3-仪器主板；4-电源系统使用AC220V交流输入单元；5-深度报警单元；6-键盘；7-中央处理器C8051F120；8-PC；9-液晶显示单元；10-电源保护单元；11-供电单元；1101-AC220V交流输入模块；1102-DC24V直流输入模块；12-采集单元；1201-张力采集模块；1202-深度采集模块；13-张力保护单元；14-深度保护单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，提供了一种智能绞车测量面板。如图2-图8所示，本实施例包括仪器主板3、中央处理器7、液晶显示单元9、键盘6、电源保护单元10、PC 8、采集单元12与供电单元11，其中：中央处理器7、液晶显示单元9、PC 8、键盘6与电源保护单元10，分别与仪器主板3连接；深度报警单元5，与液晶显示单元9连接，通过液晶显示单元9的显示变化从仪器主板3输出报警信号；供电单元11，通过电源保护单元10与仪器主板3连接。这里，中央处理器7的型号为C8051F120，PC 8与仪器主板3之间通过串行数据总线连接，键盘6包括复合功能键，深度报警单元5包括更改数值模块。

在上述实施例中，智能绞车测量面板的原理是采集光电编码器和张力传感器的输出信号，进行分析解码，在液晶显示单元9上显示得到的深度速度张力值，并实现张力保护和报警功能；其中，采用型号为C8051F120的中央处理器7，有利于提高系统反应速度；PC 8与仪器主板3之间通过串行数据线连接，可以实现仪器主板3与PC 8的串行通讯；键盘6增加复合功能键，节约键盘空间；为复合功能键盘；供电单元11包含DC24V直流输入模块1102，且增设电源保护单元10，有利于提高供电可靠性；有更改数值功能，深度报警单元5增设更改数值功能，可以克服现有技术中单一数值带来的不便，有利于实现多种报警功能。

进一步地，在上述实施例中，还包括张力保护单元13与深度保护单元14；张力保护单元13与深度保护单元14，分别与仪器主板3连接。

进一步地，在上述实施例中，上述供电单元11包括AC220V交流输入模块1101与DC24V直流输入模块1102；AC220V交流输入模块101与DC24V直流输入模块1102，分别与电源保护单元10连接。

进一步地，在上述实施例中，上述采集单元12包括张力采集模块1201与深度采集模块1202；张力采集模块1201与深度采集模块1202，分别与仪器主板3连接。张力采集模块1201和深度采集模块1202，将采集的信号传递给中央处理器7进行解码运算，中央处理器7向液晶显示单元9输出数值，并输出各种控制信号，实现相应功能。

在上述实施例中，中央处理器7可以采用Silicon c8051f120处理器，使用内部集成PLL速度可达100或50MIPS；液晶显示单元9可以使用青云公司的工业级5.4寸显示屏；内部驱动可以包括液晶屏驱动、串口驱动、数据传输、键盘驱动、ADC转换驱动、以及其他CPU相关驱动；参数设置可以采用C语言，通过在线编程器写入相应芯片。

具体地，在图3中，中央处理器(CPU)U3 C8051F120作为主芯片。通过上位机软件编译程序，经由在线写入口JP10 JTAG将程序写入C8051F120flash存储器中；CPU产生的及时数据存入U1FM25L04中，以备下次调用，FM25L04是铁电存储器，可以将数据在断电情况下存储20年；晶体振荡电路为CPU提供精准的时钟信号，确保CPU有准确的时序基准。

图4是键盘采集分析电路。U10 ZLG7290为主芯片接收键盘通过JP20输入的触发信号进行分析输入给CPU使用。Y2 XTAL组成的晶体振荡电路为U10提供精准时钟以便键盘触发。

图5a为与PC机的串行通讯电路。主芯片为U8 MAX232，它可以全称将单片机内的深度速度信号传输进入PC机使用。并配有DS1和DS2两个通讯指示灯。

图5b为深度采集分析电路。主芯片是U7 SN74HC14N和U9 4013。光电编码器提供的数字信号经过JP18提供给U7，U7分析脉冲下降沿触发输入U9，U9判断方向后输送给CPU使用。JP19将输入的信号直接驱动出供地面仪器使用。

图6为张力采集分析电路。主芯片为U6 AD620AN和U5 LF347N。U6是仪表差分运放新片，差分输入单路输出，只需调整一个电阻值即可调整放大倍数，其放大增益范围可达1-1000倍。U5主要起跟随稳定输入信号作用。张力传感器提供差分输入信号F+、F-进入U6进行放大，输入给U5进行跟随稳压，然后输入给CPU进行采集使用。

图7为CPU的供电电源，由于新华龙的CPU对电源要求非常苛刻，其供电电源为3.3v，此电路可以精准的为其提供电源供给保证CPU正常工作。

图8是张力保护电路，主芯片是U44N33和继电器。4N33是光耦芯片，通过前端的1、2的接通控制后端4、5的接通。当张力超过预设的上限值时，CPU就会发出信号，提供给tingche端，Q1被接通，然后U4的输出端4、5即被接通，促使继电器吸合，将外部的24V接通，促使外部机车停止运行，以处理张力过载产生的事件。

例如，在液晶显示单元9上可以进行如下显示：屏幕上部为：智能绞车测量面板；下部左侧显示目标深度、脉冲数/米、张力系数、极限张力、极限速度；右侧为深度、速度、张力、张力增量的具体数值。

又如，键盘6可以包括功能键与数字键复用(“确认”、“取消”“0”键除外)；数字键置数，功能键的名称均写在按键上，功能和键盘对应。每个按键第一次按下默认为功能键，之后的每次按键为数字键，直至按确认或取消键完成一次操作。功能键-数字键-确认或取消键”为一次完整设置。

深度报警单元5可以具有如下报警功能：

(1)深度报警：当下放到距目标深度100m或上提到距井口100m时，中央处理器会根据程序设定值想右图中的baojing_audio端发出控制信号，使扬声器报警；可以通过软件将100m更改为其他值，或取消报警；

(2)超速报警：当速度超过极限速度时同样中央处理器会根据程序设定值，向baojing_audio端发出控制信号，使扬声器报警；

(3)张力报警：当张力超过极限中央处理器会根据程序设定值想右图中的baojing_audio端发出控制信号，使扬声器报警，并且张力切断功能实现；张力切断会在下面保护功能中介绍。

电源保护单元10、张力保护13与深度保护单元14还可以具有如下功能：

(1)张力保护的说明：当井下遇阻、遇卡，张力超过张力极限时，中处理器向右图中tingche端子发出控制信号，通过光耦管是的继电器吸和，将图中的+24V与ON端接通实现外部保护；

(2)掉电保护功能：脉冲数/米、张力系数、极限张力、极限速度等数设定后直接存储于U1中，直至下次设定新的数值代替；中央处理器78051f120将采集的深度信号每个0.5s向U1发送一次，实时记忆着当前深度值；而U1具有掉电10年仍记忆数值的功能，所以在掉电后能保存原有数据，供下次运行是提取；

(3)电源保护：可通过D1将直流电方向确定保护电源，防止因极性接反被烧毁。

本实施例的智能绞车测量面板，工作温度为-20℃～+70℃，保存温度为-40℃～+70℃，湿度＞80％，抗振性能：三级公路，时速60km/h，路程100km颠簸。

经实验室验证，上述实施例的智能绞车测量面板，在实验室连接好输入设备(光电编码器和张力传感器)，用手转动光电编码器，采集信号稳定，采集数据准确；使用台虎钳压紧张力计，采集到的张力值与采集到的输入电压信号成先行增加；当张力采集值超出极限报警值后仪器瞬时输出24V直流电用作紧急切断。

经油田现场实验，在华北油田万庄分公司进行了现场试验，采集的深度以实际深度保持在0.5‰的误差范围内，符合试制要求；张力采集值保持在2‰误差范围内，符合试制要求。张力保护功能的及时性符合试验要求；另外仪器的显示部分和键盘操作部分也得到现场使用人员的一致好评，提高了人机交换能力。

综上所述，本实用新型各实施例的智能绞车测量面板，由于包括仪器主板、中央处理器、液晶显示单元、键盘、电源保护单元、PC、采集单元与供电单元，其中：中央处理器、液晶显示单元、PC、键盘与电源保护单元，分别与仪器主板连接；深度报警单元，与液晶显示单元连接，通过液晶显示单元的显示变化从仪器主板输出报警信号；供电单元通过电源保护单元与仪器主板连接。该智能绞车测量面板可以使仪器系统反应速度大为提高，加强人机交流，节约键盘空间，实现仪器主板与PC机的通讯功能，增加直流供电电源和电源保护功能；从而克服现有技术中反应速度慢、交互性能差、键盘性能差与电源功能单一的缺陷，以实现反应速度快、交互性能强、键盘性能好与电源输入方式多的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能绞车测量面板，其特征在于，包括仪器主板、中央处理器、液晶显示单元、键盘、电源保护单元、PC、采集单元与供电单元，其中：

所述中央处理器、液晶显示单元、PC、键盘与电源保护单元，分别与仪器主板连接；所述深度报警单元，与液晶显示单元连接；所述供电单元通过电源保护单元与仪器主板连接。

2.根据权利要求1所述的智能绞车测量面板，其特征在于，还包括张力保护单元与深度保护单元；所述张力保护单元与深度保护单元，分别与仪器主板连接。

3.根据权利要求2所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述供电单元包括AC220V交流输入模块与DC24V直流输入模块；所述AC220V交流输入模块与DC24V直流输入模块，分别与电源保护单元连接。

4.根据权利要求2所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述采集单元包括张力采集模块与深度采集模块；所述张力采集模块与深度采集模块，分别与仪器主板连接。

5.根据权利要求1所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述中央处理器的型号为C8051F120。

6.根据权利要求1所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述PC与仪器主板之间通过串行数据总线连接。

7.根据权利要求1所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述键盘包括复合功能键。

8.根据权利要求1所述的智能绞车测量面板，其特征在于，所述深度报警单元包括更改数值模块。

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