CN201765477U - 具有软开关机的压力监控系统 - Google Patents

Abstract

一种具有软开关机的压力监控系统，包括下位机和上位机，下位机内包括采集压力参量的信息并转换成电信号的压力传感器、放大器、模数转换器、用于系统的数据采集、数据存取和时钟参数设置并对所述数字信号进行处理的单片机、实时时钟电路、存储器、液晶显示模块、用于输入存储编号和采样间隔时间的按键控制电路、用于将信息传输给微型计算机的通信接口和用于给上述系统供电的电源模块和电源，可以实现压力数据采集、A/D转换、数据处理以及保存显示等功能，以满足油田获取最大采油率的需要。具有软开关机的压力监控系统实现大量压力数据存储，实现时间、油井号的输入，以及传送数据到上位机的功能。

Description

具有软开关机的压力监控系统

技术领域

本实用新型涉及油田勘探技术领域，特别是涉及一种油田注水压力采集系统。

背景技术

随着石油技术的深入发展，压力计在油田勘探开发中发挥着日益显著的作用。电子压力计以精确度高以及直观的显示受到广大石油工程技术人员的青睐。电子压力计已逐步取代机械压力计成为井下压力采集的主流。

在石油开采的过程中，需要将高压力的水高速打入井下，再将水油混合物抽送到地面。然后，将水和石油分离。因为水的压力和油的收率有一定的曲线关系，可以通过仪器采集压力得到压力与油的收率曲线图，根据曲线图来调整加的水量及水的压力以获取最大的收油率。将油田注水压力数据上传到计算机里进行分析处理、得出曲线图。根据采集到的数据分析出注水压力与产品产量和质量上的关系。记录采集压力的时间、日期。设置的采样间隔时间可调，采样时间长达数天，采集压力值多达几万个。所以，急需一种适用于油田的测压装置。由于测量地点在施工现场，远离数据的处理场所，不可能将主计算机直接应用于现场。因此必须采用一种小型的采集设备进行采集，将采集的数据带回数据处理场所。现在一般采用无线传输模块，将采集的数据通过无线数据传输模块传回到处理场所。该方案的优点是对压力数据可以实施监控。无线数传模块可以将采集到的压力数据实时传输到数据处理场所。但是由于现场离处理场所比较远，必须采用大功率的无线数传模块，一方面大功率的无线通信产品需要经过国家批准才可使用，另一方面大功率的无线通信模块成本很高，而且无线通信受到地形和空中干扰信号的影响比较大。还具有体积大、功耗高、不能长时间采集并记录井下压力、温度数据、由于用户进行的违规关机操作容易造成重要数据丢失的缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有软开关机的压力监控系统，要解决现有技术中采集系统体积大，功耗高，不能长时间采集并记录井下压力、温度数据，当用户进行违规关机操作时容易造成重要数据丢失的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种具有软开关机的压力监控系统，包括下位机和上位机，所述下位机内包括：

压力传感器，用于采集压力参量的信息并转换成电信号；

放大器，用于将所述压力传感器转换的电信号进行放大；

模数转换器，用于将所述放大器放大后的电信号转换为数字信号；

单片机，用于系统的数据采集、数据存取和时钟参数设置，并对所述数字信号进行处理；

实时时钟电路，与所述单片机连接，用于实时时钟的显示和对时；

存储器，用于存储所述单片机处理后的数字信号和时间；

液晶显示模块，与所述单片机连接，用于显示时间和压力值；

按键控制电路，与所述单片机连接，用于输入存储编号和采样间隔时间；

通信接口，用于将信息传输给上位机，微型计算机；

电源模块和电源，用于给上述系统中的单片机、模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电；

开关，用于切断电源模块与单片机之间的供电电路。

所述系统还包括与单片机连接的看门狗电路，用于对系统死机或系统掉电的监控及处理。

所述上位机的界面包括有波特率的设定键、密码修改、数据传送、数据接收、数据保存、数据库存储、形成报表和绘图操作的界面。

所述通信接口为串行接口，控制芯片与所述模数转换器、存储器和液晶显示模块分别采用串行接口连接。

所述电源模块带有两路供电电路，每一路供电电路都有一个开关稳压集成电路芯片，其中一路供电电路给单片机和看门狗电路供电，并与一个开关按键连接，另一路供电电路给模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电。

所述开关是电源模块与单片机的I/O接口之间连接的一个软开关机电路，软开关机电路包括在供电电路连接的开关按键、连接在开关按键输入和单片机CPU引脚之间的两个二极管、分别连接在单片机的两个电源接口和正常工作模式转换引脚/安全关机模式转换引脚之间的两个非门元件、两个三极管和两个电阻。

所述单片机中有一个开机时长检测电路，用于检测电源键按下的时间，并在检测到电源键按下的时间到达预先设定的时间阈值后输出开机信号；

所述单片机中还有一个开机控制电路，用于根据所述开机信号，对所述电源模块的正常工作模式/安全关机模式转换引脚进行高低电平的设置。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有如下优点：

本实用新型的具有软开关机的压力监控系统，可以实现压力数据采集、A/D转换、数据处理以及保存显示等功能，以满足油田获取最大采油率的需要。具有软开关机的压力监控系统实现大量压力数据存储，实现时间、油井号的输入，以及传送数据到上位机的功能。具有软开关机的压力监控系统全部采用串行芯片，使得系统构成体积小。系统采用软开关机电源电路，实现了软开关机的功能，软关机时，单片机本身和VCC上所有器件停止供电，电路处于关机状态，大大降低了能耗。具有软开关机的压力监控系统具有精度高、性能可靠、操作方便、体积小、功耗低的特点，能长时间采集并记录井下压力、温度数据，当用户进行违规关机操作时，也不会造成重要数据丢失。可应用于对油田里油井注水压力数据进行采集与存储。

附图说明

图1是本实用新型具有软开关机的压力监控系统的结构示意图；

图2是软开关机电路和电源模块的连接示意图；

图3是软开关机电路与单片机连接的示意图；

图4是实时时钟电路与单片机的连接示意图；

图5是本实用新型油井压力采集方法中停止状态功能模块的程序流程图；

图6是本实用新型油井压力采集方法中采集状态功能模块的程序流程图；

图7是应用本实用新型将采集的数据上传到计算机的画面显示图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型如图1所示：一种具有软开关机的压力监控系统包括下位机和上位机，所述下位机内包括：

压力传感器，用于采集压力参量的信息并转换成电信号；

放大器，用于将所述压力传感器转换的电信号进行放大；

模数转换器，用于将所述放大器放大后的电信号转换为数字信号；

单片机，用于系统的数据采集、数据存取和时钟参数设置，并对所述数字信号进行处理；

实时时钟电路，与所述单片机连接，用于实时时钟的显示和对时；

存储器，用于存储所述单片机处理后的数字信号和时间；

液晶显示模块，与所述单片机连接，用于显示时间和压力值；

按键控制电路，与所述单片机连接，用于输入存储编号和采样间隔时间；

通信接口，用于将信息传输给微型计算机；

电源模块和电源，用于给上述系统中的单片机、模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电；

开关，用于切断电源模块与单片机之间的供电电路。

与单片机连接的看门狗电路，用于对系统死机或系统掉电的监控及处理。

所述通信接口为串行接口，控制芯片与所述模数转换器、存储器和液晶显示模块分别采用串行接口连接。

参见图2，所述电源模块带有两路供电电路，每一路供电电路都有一个开关稳压集成电路芯片，其中一路供电电路给单片机和看门狗电路供电，并与一个开关按键连接，另一路供电电路给模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电。

参见图2、图3，所述开关是电源模块与单片机的I/O接口之间连接的一个软开关机电路，软开关机电路包括在供电电路连接的开关按键、连接在开关按键输入和单片机CPU引脚之间的两个二极管、分别连接在单片机的两个电源接口和正常工作模式转换引脚/安全关机模式转换引脚之间的两个非门元件、两个三极管和两个电阻。

所述单片机中有一个开机时长检测电路，用于检测电源键按下的时间，并在检测到电源键按下的时间到达预先设定的时间阈值后输出开机信号；

所述单片机中还有一个开机控制电路，用于根据所述开机信号，对所述电源模块的正常工作模式/安全关机模式转换引脚进行高低电平的设置。

下位机的主电路是由单片机、传感器、放大电路、A/D转换电路、液晶显示电路、实时时钟电路、按键控制电路和电源电路等主要部分组成。它以微处理器AT89S52为核心，压力传感器将压力引起的微小电阻变化转换为相应的电压信号变化，该电压信号经放大电路放大后送A/D转换器转换为相应的数字量，存入到存储器中并送液晶显示器显示。在计算机上键入油井井号则可以调出存储的采集压力值，以便分析测量结果。压力采集系统通过RS-232C标准接口与计算机进行通信，利用计算机强大的数据处理功能和屏幕显示功能，使数据处理更完善，屏幕显示内容更丰富。系统中采用串行接口芯片，使体积减小，抗干扰性能提高。

系统的基本设计原理为：传感器拾取压力参量的信息并转换成电信号，放大后的信号经A/D转换器转换成相应的数字信号后送入单片机中；单片机进行数据运算和处理；运算的结果被转换为BCD码进行显示；同时单片机把运算结果存储于片外E²PROM内。压力采集系统还可以与计算机相连，由核心部件单片机作为下位机采集信号与数据，进行存储，通过串行通信接口将信息传输给计算机，由计算机进行全局管理。

具有软开关机的压力监控系统可以分为井下仪器部分即下位机和地面处理部分即上位机。井下仪器部分要求体积小、功耗低，能长时间采集并记录井下压力、温度数据。由于井下仪器在井内要长时间工作，中途不能断电，在电池容量有限的情况下，采用合理的结构及降低系统功耗是提高系统可靠性、延长仪器工作时间的主要方法。为配合井下仪器的使用，需要设计相应的地面处理软件，其功能包括：①、设置井下仪器参数，使其按要求的方式工作；②、回放井下数据并对其处理，图形显示，数据存储，以便分析井下的工作情况。

本实施例选用Atmel公司的AT89S52单片机作为微处理器核心部件。通过放大器AD620将采集到压力传感器的模拟信号放大，通过A/D转换器TLC2543将模拟信号转化为数字信号送给单片机。显示器选用RT12832B中文液晶液晶显示模块，用于时间和压力值的显示。为实现低能耗信号采集，设计了软开关机电源电路，实现了系统的软开关机功能。在按下开关数秒钟后，系统方可开始工作，使得系统更加安全可靠。实现了按键控制电路显示的监控管理。外扩的存储器24C1024用于存储采集到的压力值。系统完成了存储器的地址调整、连续读写等操作。实现了压力数据的采集、单位转换、实时显示、存储等操作。实时时钟选用DS1302芯片，完成了实时时钟的显示、对时等功能。为了实现单片机与计算机之间的通信，选用了MAX232芯片。制定了通信协议实现了压力数据的正确上传。A/D转换器TLC2543没有内部参考电压源需要外部供给。采用LM336-2.5作为TLC2543的基准电压源。LM336-2.5是一个精准的稳压集成电路，误差不超过±1％。系统用到的芯片还有MAX813、MAX735和LM2574-5.0等芯片。

本实用新型的压力采集系统的工作过程是：存储编号、采样间隔时间由按键控制电路置入，如采样时间到系统将压力传感器的信号经过放大器放大，A/D转换、滤波等处理后读入单片机的内存单元。并将二进制的压力值进行单位变换并显示在LCD显示器上。随后将压力数据和时间存入单片机外扩的存储器单元。到数据处理场所后，将压力采集系统里所存的压力数据上传到计算机中。压力采集系统要求具有便携性。能够方便地在工作现场和数据处理场所移动。

本实用新型的具有软开关机的压力监控系统可以工作在休眠状态，并且实现了软关机功能。下面对软开关机及休眠状态进行详细说明：

(1)、软开关机的实现

本实用新型的具有软开关机的压力监控系统采用了软开关机电路。软开关机电路除了能使系统的使用更加方便以外，还防止了用户的不正常关机。如系统在采集状态下用户进行的违规关机操作。使用软开关机功能还可以实现在关机时对软件做一些保护性工作，如保存一些重要数据到E²PROM后再进行关机操作。其中电源模块连接示意图如图2所示，软开关机实现连接图如图3所示。

图2中电源模块LM2574具有Shutdown模式。当模块的第3脚为低电平时系统处于正常工作模式，当第3脚为高电平时，系统进入Shutdown模式，此时的功耗仅为50μA，对于电池供电的系统也是可以接受的。

电源电路设计采用2块电源模块LM2574。图2中U11为单片机、复位和按键控制电路电路供电，U12受单片机引脚P2.7的控制为其余外围电路如时钟电路、存储器电路、测量电桥、A/D和显示电路供电，这样可以使外围电路只在必要时工作，降低系统功耗。

开机过程：当电源键POWER按下时，图2中网络标号PWKEY为低电平。U11LM2574的3脚被下拉到低电平，LM2574进入正常工作状态，此时VCC为5V，CPU供电正常。同时网络标号PW被下拉到低电平，网络标号PW接到CPU的引脚P2.5作为电源键输入信号，当CPU通过网络标号PW检测到PWKEY被按下超过3秒钟时，CPU置低P2.6引脚，使非门U9A的管脚2PW1为高电平。PW1的高电平通过一个电阻R21加在三极管Q19014的基极上，Q1导通使U11LM2574的3脚下拉至低电平，此时放开电源键POWER，U11LM2574的3脚仍然为低电平，系统处于开机状态。此时软开机已完成。

开机过程类似于继电器的自锁过程，不同的是自锁由软件进行判断，在大于一定时间后自锁。

二极管D3D4的作用是隔离。由于电源电压大于5V，如果电源键POWER直接接入单片机，会使单片机I/O口的电压超过5V，有可能损坏单片机。加入两个二极管将电源的上拉与VCC的上拉隔离，从而解决此问题。

关机过程：单片机将引脚P2.6置高，网络标号PW1为低电平，此时三极管Q14截止，电源模块LM2574的3脚为高电平，U11LM2574进入Shutdown模式，单片机本身和VCC上所有器件将停止供电，电路处于关机状态。

(2)、压力采集系统的休眠模式

虽然压力采集系统工作时间长，但真正进行数据采集的时间较短，大部分时间处于等待状态，两次采样时间间隔最长达2小时。利用这个特点，可使系统处于间歇工作状，降低系统功耗。

VCC2是压力采集系统的第二路供电，由另一个LM2574供应。压力采集系统里的很多器件如模数转换器即(A/D转换器)TLC2543、液晶显示模块、串口通信芯片MAX232、存储器AT24C1024都接在此路供电上。设计此路供电的目的是在采集间隔时将此路供电切断，单片机休眠，系统处于低功耗状态。最大限度地降低系统功耗。一些关键器件如CPU本身、看门狗不能接在此路供电上。

本实施例的硬件设计：

1.实时时钟电路

时钟与单片机连接图如图4所示，DS1302慢速充电时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM，它经过一个简单的串行接口与微处理器通信，实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年的信息。对于小于31天的月，月末的日期会自动调整，还有闰年矫正的功能。时钟的运行可以采用24小时或带AM(上午)/PM(下午)的12小时模式。

DS1302芯片的引脚中，其中VCC1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。I/O为串行数据输入输出端。SCLK始终是输入端。

2.存储器

系统要连续采集压力数天，如间隔30秒的话将会有上万个压力值，需要大容量的存储器件。存储器采用了ATMEL公司的AT24C1024，24C1024为I2C总线的E²PROM。拥有1M位的存储容量(128K字节)。AT24C1024具有很高的稳定性，可重复擦写10万次以上，可保存数据长达40年之久。AT24C1024是两线制串行器件，与CPU的连接只需要两根线。此器件需要外接两个上拉电阻。AT24C1024的写操作有写字节和写页两种方式。读操作有当前地址读、随机读、读串三种方式。

3.看门狗电路

采用MAXIM公司的MAX813L实现看门狗功能。压力采集系统在工作时，由于干扰等各种因素的影响，有可能出现死机现象导致单片机系统无法正常工作，为了克服这一现象，需外加看门狗电路；除此以外系统还要求在掉电瞬间，压力采集系统能将重要数据保存下来，因掉电的发生往往是很随机的，因而系统需要有电源监控电路，在掉电刚发生时能告知单片机。

4.电源模块

具有软开关机的压力监控系统的微控制器单片机和其它器件都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件(如78xx系列三端稳压器件)作为电压调节和稳压器件，将较高的直流电压转变单片机所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会有大的“热损失”。

而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。工作时或者是大电流流过低导通电压的开关管、或者是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对单片机工作环境的有害影响。

LM2574系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件(如78xx系列端稳压集成电路)的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为具有软开关机的压力监控系统的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。

LM2574系列是美国国家半导体公司生产的0.5A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1.23V)，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。

5.放大器

放大器要有低功耗、低漂移、低失调，增益线性好的特点，才能对传感器的微弱信号进行不失真的放大，才能保证测量数据的精确。本实施例选用了美国AD公司推出的精密仪表放大器AD620，作为该变送器的直流放大器。该放大器的特点是差动输入，单端输出。AD620具有很高的精度，因此把它用于精确的数据采集系统是比较理想的。

6.A/D转换器

在压力采集系统中为了能够实现对外界模拟信号的测量，必须通过A/D转换器将电信号转换为数字信号。A/D转换器的种类繁多，各种器件的参数差别也较大，有多种转换精度的选择如8位12位16位。根据工艺要求所测量的压力值是0-20MPa带有一位小数，如10.1MPa。8位A/D转换器不能满足精度要求，12位A/D转换器可以满足要求，故选择12位A/D。根据工艺要求压力采集的时间间隔大于1秒，采用串行器件所造成的传输延时对系统的影响可以忽略不计。采用A/D转换器TLC2543。TLC2543是TI公司推出的12位开关电容逐次逼近式A/D转换器。器件有采样保持功能，有14路模拟开关可以输入11路模拟信号，其中有3路用于内部自检。具有高速(10μs转换时间)，高精度和低噪声等优点。12位分辨率，最大±1LSB的线性误差。

7.液晶显示模块

具有软开关机的压力监控系统采用RT12832B汉字图形点阵液晶液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。电源范围是3.3V～+5V，显示内容为128列×32行，是串行接口显示芯片，按照串行连接时序图实现显示。

应用上述具有软开关机的压力监控系统的油井压力采集方法采用停止状态功能模块和采集状态功能模块两大部分。

停止状态功能模块的程序流程图如图5所示：

(1)，长按电源键3秒执行开机程序；

(2)，开始初始化串口；

(3)，清除键值；

(4)，显示停止状态背景，准备响应来自串口的命令；

(5)，当串口传来命令，判断是否为TT命令字；如果是TT命令字，则执行对时子程序，进行对时，完成程序后，返回第2步进行初始化串口；如果接收命令字不是TT，则进入下一步判断；

TT是对时命令字。格式为：TT年月日时分秒，例：TT050607103100

在收到此命令后停止状态功能模块会进行对时操作，将TT后面的时间数据年月日时分秒转换成BCD数写入系统时钟并显示当前时间。

(6)，判断从串口接收命令是否为CC命令字；如果是CC命令字，则执行清除内存子程序，对内存进行清除，完成程序后，返回第2步进行初始化串口；如果接收命令字不是CC，则进入下一步判断；

CC是清除内存命令字。此命令把存储器的数据指针调整回000000并写入结束标志。

(7)，判断从串口接收命令是否为RR命令字。如果是RR命令字，则执行上传数据子程序，进行数据上传，完成程序后，返回第2步进行初始化串口；如果接收命令字不是RR，则进入下一步判断；

RR是上传命令字。系统收到此命令字时进行上传数据操作。系统会将存储器中从首地址到地址指针末尾的全部数据转换成ASCII码通过串口上传至上位机。

(8)，判断是否有OK键被按下。如果按下OK键，则执行采集状态功能模块，详细内容在下面提到，完成程序后，返回第2步进行初始化串口；如果没有按下OK键，则进入下一步判断；

(9)，判断是否有电源键被按下，如果电源键被按下3秒就执行关机程序；如果没有电源键按下，程序返回第4步，等待响应来自串口的命令。

长按电源键三秒钟在开机程序完成开机过程后就进入了停止状态功能模块。在停止状态时系统要显示停止画面、响应来自串口的命令进行对时操作、上传数据操作和清除内存操作，还有键处理包括按OK键转入采集功能模块、长按电源键三秒钟执行关机操作。在停止状态时，系统串口处于打开状态，在收到命令字TT、RR、CC时，执行相应的操作。

采集状态功能模块完成设定存储编号、设定采样间隔、读取压力值进行滤波单位转换、压力值的实时显示、进行时钟读取的比对。若采样时间到执行采样子程序、采样标志更新等功能。采集状态功能模块的程序流程图如图6所示。

首先输入存储编号，输入采样间隔。初始化时采样间隔是零。通过按键输入采样间隔不为零时，显示采集画面。读取时钟芯片，将秒SEC单元的值送入秒暂存单元SEC1中。将秒变化标志清零，将采样间隔秒、分、时单元清零。读取模数转换器的A/D采样值。进行平均值滤波，并将压力值进行单位转换。读取时钟芯片，判断秒SEC单元中的值与秒暂存单元SEC1中的值是否一致，如果一致，将秒变化SECON标志位置1。判断秒变化标志位SECON是否为1，如果为1，采样间隔秒、分、时暂存单元进行调整。将秒变化标志位SECON清零。显示压力值。判断采样间隔时间是否到？如果采样间隔时间到，判断存储器的数据是否存满，如果数据已经存满，采集功能停止。如果存储器的数据没有存满，调采样写入子程序，将采样值写入到存储器中，更新采样标志显示。判断OK键是否按下？如果按下OK键，采集功能停止。如果没有按下OK键继续采样。读取模数转换器的A/D采样值。

采集状态功能模块完成设定存储编号、设定采样间隔、读取压力值进行滤波单位转换、压力值的实时显示、进行时钟读取的比对。若采样时间到执行采样子程序、采样标志更新等功能。

采集状态中采样时间是否到的判断方法：采用查询的方法读取时钟芯片里的时间数据。时间暂存寄存器里的数字是小时、分钟、秒的BCD数。如果秒针发生变化就将时间暂存寄存器里的时间数据加1秒。然后与设定的采样时间间隔进行比对，如果与时间间隔相同说明到了采样时间。在程序编制中需要将分钟、秒的寄存器作60进制调整。

参见图7，应用本实用新型可以将采集的压力数据上传到计算机，实现上位机与下位机的通信。图中将下位机的数据传送到上位机对其进行识别和处理，将压力数据、井号、时间等参数在操作界面上显示出来，使操作人员可以直观地看到所接收的数据。

油井压力采集方法如下：将具有软开关机的压力监控系统采样所得的压力值存储到存储器中，当上位机要读取数据时，向下位机发送请求字符，下位机进入串口中断，将数据从存储器中读出，并进行相应的数据格式转换，发送给上位机。上位机接收到数据后，进行相应的数据处理。在通信过程中也要完成上位机发送系统时间给下位机，下位机进行存储、在LCD显示器上显示的功能。通过判断不同的检测字符可实现系统时间的下传和压力数据向上位机的传送。通信功能的实现主要依靠上位机发送中断请求，进入下位机的中断处理程序。下位机识别发送过来的检测字符，分别实现以下功能。

(1)下位机将采样的数据从存储器中读出，传送给上位机。上位机接收到数据后进行处理。例如：数据分析、绘图以及形成曲线，对数据的保存，存储到数据库，生成报表等。

(2)上位机发送系统时间给下位机进行时间的对准。

上位机将系统时间读出，发送给下位机，使下位机将正确时间显示、存储。上位机实现参数的设定及相应的保护功能。用VB实现上位机界面的制作。

2.数据上传和清除内存

系统会将存储器中从首地址到地址指针的末尾的全部数据转换成ASCII码通过串口上传至上位机。

计算机可以发出清除内存命令。此命令把存储器的数据指针调整回000000并写入结束标志0E。

3.上位机界面的制作

数据由下位机传送到上位机后，要进行相应的数据处理，才能应用采样所得的压力值，而且操作人员也很容易从所接收的数据分析现场的情况，采样值的正确与否、压力变化是否正常。

上位机界面主要包括对端口、波特率的设定以及密码的修改；实现数据的传送、接收，实现数据的保存；实现数据库存储数据。对所存储的数据形成报表；对所存储的数据进行绘图操作，使操作人员清楚地看到油井压力值的变化情况和趋势。

本实用新型可以实现压力数据采集、A/D转换、数据处理以及保存显示等功能，以满足油田获取最大采油率的需要。具有软开关机的压力监控系统实现大量压力数据存储，实现时间、油井号的输入，以及传送数据到上位机的功能。

所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有软开关机的压力监控系统，其特征在于：包括下位机和上位机，所述下位机内包括：

压力传感器，用于采集压力参量的信息并转换成电信号；

放大器，用于将所述压力传感器转换的电信号进行放大；

模数转换器，用于将所述放大器放大后的电信号转换为数字信号；

单片机，用于系统的数据采集、数据存取和时钟参数设置，并对所述数字信号进行处理；

实时时钟电路，与所述单片机连接，用于实时时钟的显示和对时；

存储器，用于存储所述单片机处理后的数字信号和时间；

液晶显示模块，与所述单片机连接，用于显示时间和压力值；

按键控制电路，与所述单片机连接，用于输入存储编号和采样间隔时间；

通信接口，用于将信息传输给上位机，微型计算机；

电源模块和电源，用于给上述系统中的单片机、模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电；

开关，用于切断电源模块与单片机之间的供电电路。

2.如权利要求1所述的具有软开关机的压力监控系统，其特征在于，所述系统还包括与单片机连接的看门狗电路，用于对系统死机或系统掉电的监控及处理。

3.如权利要求1或2所述的具有软开关机的压力监控系统，其特征在于，所述通信接口为串行接口，控制芯片与所述模数转换器、存储器和液晶显示模块分别采用串行接口连接。

4.如权利要求3所述的具有软开关机的压力监控系统，其特征在于，所述电源模块带有两路供电电路，每一路供电电路都有一个开关稳压集成电路芯片，其中一路供电电路给单片机和看门狗电路供电，并与一个开关按键连接，另一路供电电路给模数转换器、液晶显示模块、通信接口、存储器供电。

5.如权利要求3所述的具有软开关机的压力监控系统，其特征在于，所述开关是电源模块与单片机的I/O接口之间连接的一个软开关机电路，软开关机电路包括在供电电路连接的开关按键、连接在开关按键输入和单片机CPU引脚之间的两个二极管、分别连接在单片机的两个电源接口和正常工作模式转换引脚/安全关机模式转换引脚之间的两个非门元件、两个三极管和两个电阻。

6.如权利要求3所述的具有软开关机的压力监控系统，其特征在于， 所述单片机中有一个开机时长检测电路，用于检测电源键按下的时间，并在检测到电源键按下的时间到达预先设定的时间阈值后输出开机信号；

所述单片机中还有一个开机控制电路，用于根据所述开机信号，对所述电源模块的正常工作模式/安全关机模式转换引脚进行高低电平的设置。

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