CN206220955U - 一种油水井智能无线压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油水井智能无线压力变送器，包括壳体、天线、内部组件和传感器组件，天线位于壳体的侧边并与其固定连接，内部组件位于壳体内部并与其固定连接，传感器组件位于壳体的一端并与其固定连接，壳体表面固定连接有显示屏、接头和面板LED灯，内部组件包括供电部分、时钟模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块、有线通讯模块和压力信号处理模块，供电部分包括电池和电源模块，电池和电源模块电连接，电源模块包括第一电源芯片和第二电源芯片，第一电源芯片分别与传感器组件、无线通讯模块、有线通讯模块和面板LED灯电连接，第二电源芯片与显示屏电连接。本实用新型的优点：功耗低，无线通讯信号强度大，并且调试校准效率高。

Description

一种油水井智能无线压力变送器

技术领域

本实用新型涉及变送器，尤其涉及一种油水井智能无线压力变送器。

背景技术

变送器是采油、输油、输汽管道等领域都要用的一类监测仪表。现有的应用于采油、输油、输汽管道的大部分仪表均为有线仪表，需要现场挖沟布线，安装使用极为不便。现有技术中也有采用工业无线网络技术的，其能够降低自动化成本、提高自动化系统应用范围，能够解决布线困难、安装维护成本高等问题。在采油、输油场合可以弥补有线网络的不足，进一步提高工业控制网络的通讯性能。然而现有的无线网络节点一般都采用电池供电，电池仅能使用1年左右，之后就需要更换新的电池，一旦节点的电量耗尽系统将无法使用。现有的节点系统，电池仅能使用1年左右，之后就需要更换新的电池。而一套工业系统、一套装置通常都会使用若干年，因此需要采取各种有效的措施尽可能的延长节点电池的使用寿命，减少电池的更换频率。

此外，现有技术中的变送器还存在低温环境下的数据显示问题。现有的无线压力变送器，为了降低功耗大多采用的液晶显示，由于液晶屏本身原理的原因，当工作环境温度过低时(小于-20℃)，无法正常启动工作，而长输管道通常在室外，北方或者西部冬季温度可以达到-30℃，从而造成节点数据无法显示。

无线压力变送器是一种低功耗、具有无线通讯功能的智能仪表，仪表按照设定间隔时间上报数据，后台通过无线数据接收模块实现远程仪表配置和数据查阅，上传下发数据。现有的仪表通讯距离通常都在200米的范围之类，由于现场环境复杂，有地形因素、遮挡因素、干扰因素，因此无线网络的设计与布置就非常关键，现有的无线网络系统通讯故障的概率较高，断网现场常有发生。稍微偏远一点的节点通讯问题尤其严重，而且由于经常纠错重发，电池的耗电也非常严重。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种功耗小、校准效率高的油水井智能无线压力变送器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种油水井智能无线压力变送器，包括壳体、天线、内部组件和传感器组件，所述天线位于壳体的侧边并与其固定连接，所述内部组件位于壳体内部并与其固定连接，所述传感器组件位于壳体的一端并与其固定连接，所述壳体表面固定连接有显示屏、接头和面板LED灯，所述内部组件包括供电部分、时钟模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块、有线通讯模块和压力信号处理模块，所述供电部分包括电池和电源模块，所述电池和电源模块电连接，所述电源模块包括第一电源芯片和第二电源芯片，所述第一电源芯片分别与传感器组件、无线通讯模块、有线通讯模块和面板LED灯电连接，所述第二电源芯片与显示屏电连接。

进一步的，所述有线通讯模块包括RS232通讯模块和RS485通讯模块，所述RS232通讯模块和RS485通讯模块分别与中央处理器电连接。

进一步的，所述压力信号处理模块包括信号处理器和数模转换模块，所述传感器组件、信号处理器、数模转换模块和中央处理器依次电连接。

采用上述结构后，本实用新型有益效果为：

(1)本实用新型通过双电源芯片进行控制，分开了采集、传输与显示供电电路，可以在中央处理器休眠时候将无需使用的模块段电，从而降低功耗。并且将无线通讯模块与显示屏供电断开，能够确保无线通讯模块的信号强度。

(2)本实用新型通过在显示屏上预设校准点，调试人员只需要在显示时依次将压力平台的压力值调至相应压力即可按键进行校准，校准效率高。

附图说明

图1是本实用新型的外观结构示意图；

图2是本实用新型中的功能结构示意图；

图3是本实用新型中的电源模块的功能结构示意图；

图4是本实用新型中的工作软件的流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参看图1、图2和图3，一种油水井智能无线压力变送器，包括壳体1、天线2、内部组件3和传感器组件4，天线2位于壳体1的侧边并与其通过内外螺纹配合固定连接，内部组件3位于壳体1内部并与其固定连接，传感器组件4位于壳体1的一端并与其固定连接。

壳体1表面固定连接有显示屏11、接头12和面板LED灯13，其中显示屏11采用密封胶水与壳体1粘接，能够有效的起到防水作用。可行的，显示屏11外端还可以设置有外屏，外屏可以是树脂防水外屏幕，其通过密封胶粘接在壳体1上。在本实用新型的其他具体实施方式中，显示屏11可以根据安装地点的气候进行选择采用普通LCD屏幕或者LED屏幕，当安装地点选择在南方时采用普通的LCD屏幕，而当在温度较低的北方时则采用LED屏幕，这样能够避免在北方寒冷的气候条件下，冻坏显示屏，影响正常工作。接头12则用于安装该装置。面板LED灯13采用密封胶水粘接在壳体1表面的安装孔内。可行的，显示屏11采用数码管或段码液晶显示，没有复杂的显示界面，为了方便调试人员高效率校准，可以在中央处理器33的系统里预设校准点，以5MPa为例，选用0、1、2、3、4、5、6MPa做为校准点，系统会依次显示上述压力点，调试人员只需要在显示时依次将压力平台的压力值调至相应压力即可按键进行校准。全部校准完成后系统会实时显示当前压力值，此时调试人员可以检验压力校准的效果，校准效率高。

此外，内部组件3包括供电部分31、时钟模块32、中央处理器33、数据存储模块34、无线通讯模块35、有线通讯模块36和压力信号处理模块37，供电部分31包括电池311和电源模块312。其中，电池311和电源模块312电连接，电池311提供直流电源给中央处理器33和电源模块312，电源模块312为无线通讯模块35、传感器组件4提供合适的电源。在本实用新型的另一个具体实施方式中，有线通讯模块36包括RS232通讯模块361和RS485通讯模块362，RS232通讯模块361和RS485通讯模块362分别与中央处理器33电连接。RS232通讯模块361和RS485通讯模块362可以用来进行系统软件的更新，内部参数的设置。无线通讯模块35用来将采集的压力数据按约定的通讯协议定时上传，接收上位机发送的指令。中央处理器33控制显示屏11数据显示与数据的存储。时钟模块32、数据存储模块34、无线通讯模块35、有线通讯模块36和压力信号处理模块37分别与中央处理器33电连接。

此外，电源模块312包括第一电源芯片313和第二电源芯片314，第一电源芯片313分别与传感器组件4、无线通讯模块35、有线通讯模块36和面板LED灯13电连接，第二电源芯片314与显示屏11电连接。可行的，电池311采用3.3V的锂电池供电，中央处理器33直接通过电池311供电。第一电源芯片313和第二电源芯片314采用MCP1253进行供电。中央处理器33在休眠时对系统内的所有器件断电，在休眠模式先自主采集时值打开第一电源芯片313的通电电路，在工作人员通过唤醒中央处理器33时，第二电源芯片314的通电电路，显示屏11显示传感器组件实时测得的压力值。可行的，显示屏11显示的最终数据可以通过信号放大器进行放大处理。通过双电源芯片进行控制，分开了采集、传输与显示供电电路。系统最低待机功耗为35uA，在程序设计中，做到了定时采集时间(0-255秒)可调方案，灵活分配采集时间间隔，方便根据现场技术要求调整采集方案，达到了降低功耗的目的。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，无线通讯模块35可以采用2.4G ZigBee模块与433M模块兼容模式进行无线信号传输。其可通过UART和SPI进行控制通讯或升级模块，支持简单的AT或API命令实现高级配置，大功率模块支持最远1km无线传输。

可行的，传感器组件4通过压力传感器采集管道压力，压力电信号经过信号处理电路滤波、放大等处理后进行A/D转换。压力信号处理模块37包括信号处理器371和数模转换模块372，传感器组件4、信号处理器371、数模转换模块372和中央处理器33依次电连接。

此外，本实用新型可以通过如下方式设计的软件进行工作运转。包括上位机端程序和单片机端程序上位机端程序使用C#编程语言完成，单片机端的程序使用IAR嵌入式系统开发工具开发变送器核心系统。主要包括主程序显示子程序A/D转换子程序RS-485通信子程序数据存取子程序数据收发子程序和设备配置子程序主程序是本设计的主体，整个变送器的功能实现都是在其中完成的。上述软件的工作流程参看图4。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种油水井智能无线压力变送器，包括壳体(1)、天线(2)、内部组件(3)和传感器组件(4)，所述天线(2)位于壳体(1)的侧边并与其固定连接，所述内部组件(3)位于壳体(1)内部并与其固定连接，所述传感器组件(4)位于壳体(1)的一端并与其固定连接，其特征在于：所述壳体(1)表面固定连接有显示屏(11)、接头(12)和面板LED灯(13)，所述内部组件(3)包括供电部分(31)、时钟模块(32)、中央处理器(33)、数据存储模块(34)、无线通讯模块(35)、有线通讯模块(36)和压力信号处理模块(37)，所述供电部分(31)包括电池(311)和电源模块(312)，所述电池(311)和电源模块(312)电连接，所述电源模块(312)包括第一电源芯片(313)和第二电源芯片(314)，所述第一电源芯片(313)分别与传感器组件(4)、无线通讯模块(35)、有线通讯模块(36)和面板LED灯(13)电连接，所述第二电源芯片(314)与显示屏(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种油水井智能无线压力变送器，其特征在于：所述有线通讯模块(36)包括RS232通讯模块(361)和RS485通讯模块(362)，所述RS232通讯模块(361)和RS485通讯模块(362)分别与中央处理器(33)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种油水井智能无线压力变送器，其特征在于：所述压力信号处理模块(37)包括信号处理器(371)和数模转换模块(372)，所述传感器组件(4)、信号处理器(371)、数模转换模块(372)和中央处理器(33)依次电连接。