CN205102960U - 一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，主要应用于一种智能数据监测模块，利用双路振弦传感器同步采集的方法，实现了对抽油杆的荷载监测功能，涉及到石油生产设备监测领域。抽油杆荷载监测仪设计有两路独立的振弦采集电路，其各自输出与微控制器的两路ADC连接；其中振弦采集电路它包括：振弦传感器、激励采集切换电路、低通滤波器；振弦传感器与激励采集切换电路连接，激励采集切换电路与低通滤波器连接，低通滤波器与微控制器连接。本实用新型通过设计成两个振弦传感器的测量结构，满足了安装的要求，同时荷载监测仪内部设计有双路振弦同步采集电路、无线通信电路，满足了测量要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，主要应用于一种智能数据监测模块，利用双路振弦传感器同步采集的方法，实现了对抽油杆的荷载监测功能，涉及到石油生产设备监测领域。
背景技术
目前对石油生产设施建设的重视和关注，监管部门对于生产期间设备的工作效率、监测的要求也有所提高，其中对抽油杆的荷载监测需求随之而产生。其监测方法是：对抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为示功图，它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。通过对示功图的分析、计算可判断抽油机的状态及工作效率情况。
传统的对抽油杆的监测系统发展较早，有一定的使用范围，其主要工作原理是：将抽油杆套装一个应变式测力传感器，并通过配套的采集仪采集测力传感器的数据变化，从而实现抽油杆荷载的监测。
上述传统监测系统实现存在以下的不足：
首先传统监测系统安装难度较高，传统的测量传感器采用环形设计，安装时需要将抽油杆与总杆拆开后方将传感器套入在抽油杆上，通过传感器直接承压的方式进行测量。安装时需要抽油机暂停工作才能进行安装、维修，存在局限性。
其次由于传统监测系统使用的传感器属于电阻应变式原理，存在漂移及蠕变，需要定期标定、补偿传感器测量数据，因而难以满足抽油杆长时间、连续测量的要求。
综上所述，传统的监测在安装复杂度、系统稳定性、数据传输等方面存在一定的局限性，难以满足特定工况下的要求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题就在于以下几点：
（1）采用振弦传感器测量抽油杆荷载变化，同时为保证测量精度，荷载监测仪可完成成双路同步采集功能；
（2）荷载监测仪实现无线传输，避免现场布线的难度和成本；
（3）荷载监测仪实现太阳能供电，避免其他供电方式的不利影响。
为解决上述技术问题，本设计采用的以下技术方案：
一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，
抽油杆荷载监测仪设计有两路独立的振弦采集电路，其各自输出与微控制器的两路ADC连接；
其中振弦采集电路它包括：振弦传感器、激励采集切换电路、低通滤波器；
振弦传感器与激励采集切换电路连接，激励采集切换电路与低通滤波器连接，低通滤波器与微控制器连接。
抽油杆荷载监测仪还包括有的太阳能板、充电电路及锂电池，充电电路及锂电池为微控制器提供电源。
抽油杆荷载监测仪还包括有ZIGBEE通信模块，蓝牙模块，分别与微控制器的UART端口相连。
荷载监测仪内部设计有振弦采集电路，实现振弦采集的基本原理和方案是：微型控制器控制采集电路产生一系列的脉冲激励信号，使得振弦类传感器内部钢弦产生自由振荡，由钢弦自由振荡产生的振弦信号经过放大电路、滤波电路后，输入到模拟数字转换器中进行数值化采集，微型控制器通过对数值化采集的数据进行计算，得到振弦传感器的频率参数，以实现振弦数据采集的功能。
为了测量准确，就需要对两个传感器同步采集，荷载监测仪内部设计双路振弦采集电路，其实现方案是：设计两路独立的采集、控制电路，以实现两路传感器的同步测量，即同时对安装在抽油杆的两个传感器同步测量。
为满足无线传输的要求，本设计采用的方案是：使用ZIGBEE无线模块和蓝牙模块，微控制器通过控制无线模块，将采集到的数据进行上报。微控制器与无线模块之间的接口采用异步通信的方式，当不要数据通信时，微控制器可自动关闭无线模块的电源，以降低系统的整体功耗。
荷载监测仪电源设计方案是，使用可充电锂电池作为主电源，并设计充电控制电路，充电源的太阳能板，当有光照时，太阳能板通过充电控制电路对锂电池进行充电，无光照时，荷载监测仪通过锂电池进行工作。
本实用新型的有益效果如下：
综上所述，本实用新型通过设计成两个振弦传感器的测量结构，满足了安装的要求，同时荷载监测仪内部设计有双路振弦同步采集电路、无线通信电路，满足了测量要求。通过微型控制器的自动控制，可实现双路振弦传感器采集，并通过无线进行传输，且系统是锂电池供电、太阳能充电的装置，因此可实现完全无线布点、智能采集的功能，弥补了传统监测系统中不足。
附图说明
图1是荷载监测仪结构框图；
图2是荷载监测仪实际安装示意图；
图2中：21是抽油杆；7是太阳能板；23是荷载监测仪；24是安装固定夹。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本实用新型进行详细描述：
一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，
抽油杆荷载监测仪设计有两路独立的振弦采集电路，其各自输出与微控制器的两路ADC连接；
其中采集电路它包括：振弦传感器1、2、激励采集切换电路3、4、低通滤波器5、6；
振弦传感器1、2与激励采集切换电路3、4连接，激励采集切换电路3、4与低通滤波器5、6连接，低通滤波器5、6与微控制器9连接。
抽油杆荷载监测仪还包括有的太阳能板7、充电电路及锂电池8，充电电路及锂电池8为微控制器9提供电源。
抽油杆荷载监测仪还包括有ZIGBEE通信模块10，蓝牙模块11，分别与微控制器9的UART端口相连。
将荷载监测仪安装固定于抽油杆上，安装完毕后调整天线、太阳能电池板角度和位置。
打开荷载监测仪的电源开关，此时采集模块自动获取无线网络地址，并进行数据通信。
通过在无线管理端可设置荷载监测仪的采集间隔、采集方式等参数，启动后，荷载监测仪可实现自动测量、无线传输功能。
现场安装时，应将太阳能板朝向正南方向（夏季稍偏西，冬季稍偏东），一般倾斜角为45度角（现场依据实际情况，可稍微调整），因为45度角不仅可以有效的吸收光能还可以最大限度的减少风阻和增加支架的支撑力，以保证锂电池一天内的有效充电时间。
Claims (3)
1.一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，其特征在于：
抽油杆荷载监测仪设计有两路独立的振弦采集电路，其各自输出与微控制器的两路ADC连接；
其中振弦采集电路包括：振弦传感器（1、2）、激励采集切换电路（3、4）、低通滤波器（5、6）；
振弦传感器（1、2）与激励采集切换电路（3、4）连接，激励采集切换电路（3、4）与低通滤波器（5、6）连接，低通滤波器（5、6）与微控制器（9）连接。
2.根据权利要求1所述的双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，其特征在于：
抽油杆荷载监测仪还包括有太阳能板（7）、充电电路及锂电池（8），充电电路及锂电池（8）为微控制器（9）提供电源。
3.根据权利要求1所述的双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪，其特征在于：
抽油杆荷载监测仪还包括有ZIGBEE通信模块（10），蓝牙模块（11），分别与微控制器（9）的UART端口相连。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520879229.7U CN205102960U (zh) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201520879229.7U CN205102960U (zh) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 一种双通道同步采集的抽油杆荷载监测仪 |
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| CN205102960U true CN205102960U (zh) | 2016-03-23 |
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| CN (1) | CN205102960U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106600924A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-04-26 | 江西飞尚科技有限公司 | 一种无线多通道振弦采集仪及其采集方法 |
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2015
- 2015-11-06 CN CN201520879229.7U patent/CN205102960U/zh not_active Expired - Fee Related
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