CN217904570U - 一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油勘探设备技术领域，具体公开了一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，包括：数据采集装置和数据接收装置，所述数据采集装置包括电源模块和多个传感器模块，多个所述传感器模块分别设置有无线传输模块，多个所述无线传输模块的工作频率不同；所述数据接收装置包括无线接收模块和处理平台模块，所述无线接收模块的数量为多个，多个所述无线接收模块分别接收所述无线传输模块发出的数据。本实用新型采用多频段融合技术，用一台控制主机作为处理平台模块，管理多个频段，实时接收多个传感器模块通过无线传输模块发出的不同频率的数据，减少无线同频干扰，大幅减少无线数据碰撞，提升石油井场无线数采系统可靠性和稳定性。

Description

一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统

技术领域

本实用新型涉及石油勘探设备技术领域，尤其是涉及一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统。

背景技术

石油井场数采系统包括压力传感器、温度传感器、差压变送器、现场数采箱和控制计算机。传感器与现场数采箱组网通讯，完成数据采集。现场数采箱和控制计算机有线连接，通讯计算机完成数据存储、查询等。常规组网方式为 485总线式有线连接，但由于石油井场施工周期短，搬迁比较频繁，有线连接逐渐被无线通讯模式替代。由于井场面积较小，传感器安装相对集中，若采用同一频段通讯，常规组网通讯模式有两种，主机轮巡和节点主动上报。主机轮巡会造成传感器间隔时间长，数据突变不能实时上传。若采用节点主动上报，会造成无线数据碰撞，造成无线数据丢失。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，采用多频段融合技术，用一台控制主机作为处理平台模块，管理多个频段，实时接收多个传感器模块通过无线传输模块发出的不同频率的数据，减少无线同频干扰，大幅减少无线数据碰撞，提升石油井场无线数采系统可靠性和稳定性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，包括：

数据采集装置，所述数据采集装置包括电源模块和多个传感器模块，所述传感器模块包括用于采集试气排采现场数据的传感器；多个所述传感器模块分别设置有无线传输模块，多个所述无线传输模块的工作频率不同，使得多个所述传感器模块取得的数据可以在不同频段由所述无线传输模块进行数据传输；

数据接收装置，所述数据接收装置包括无线接收模块和处理平台模块，所述无线接收模块的数量为多个，多个所述无线接收模块分别接收所述无线传输模块发出的数据，并将数据传输至所述处理平台模块存储和分析。

作为本实用新型的进一步改进，所述无线传输模块和所述无线接收模块为实现数据无线连接的LORA通讯模组。

作为本实用新型的进一步改进，所述处理平台模块包括工控机，所述工控机设置有用于分析所述无线接收模块收到的数据的功能模块或分析软件，并将上述数据和分析内容显示，或输入数据存储装置进行保存。

作为本实用新型的进一步改进，还包括防爆外壳，所述防爆外壳包括用于容纳所述数据采集装置和/或所述数据接收装置的壳体。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源模块还包括可充电电池。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源模块包括控制单元，所述控制单元操作所述数据采集装置在工作模式和休眠模式中切换。

作为本实用新型的进一步改进，所述数据采集装置包括用于定时唤醒无线传输模块、并通过无线传输模块将数据发送的控制模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用多频段融合技术，用一台控制主机作为处理平台模块，管理多个频段，实时接收多个传感器模块通过无线传输模块发出的不同频率的数据，减少无线同频干扰，大幅减少无线数据碰撞，提升石油井场无线数采系统可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施状态连接关系示意图；

图2为本实用新型的数据接收装置结构示意图；

图3为本实用新型其中一个实施例的数据采集装置连接关系示意图；

图4为本实用新型另一个实施例的数据采集装置连接关系示意图。

图中：1为监视器，2为防爆壳体，3为喇叭嘴，4为控制按钮。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，包括：数据采集装置和数据接收装置，所述数据采集装置包括电源模块和多个传感器模块，所述传感器模块包括用于采集试气排采现场数据的传感器，所述传感器包括压力传感器、温度传感器或流量传感器等现有技术中用于试气排采现场检测的防爆检测装置的任意一种；多个所述传感器模块分别设置有无线传输模块，多个所述无线传输模块的工作频率不同，使得多个所述传感器模块取得的数据可以在不同频段由所述无线传输模块进行数据传输；所述数据接收装置包括无线接收模块和处理平台模块，所述无线接收模块的数量为多个，多个所述无线接收模块分别接收所述无线传输模块发出的数据，并将数据传输至所述处理平台模块存储和分析。

本发明采用多频段融合技术，用一台控制主机作为处理平台模块，管理多个频段，实时接收多个传感器模块通过无线传输模块发出的不同频率的数据，减少无线同频干扰，大幅减少无线数据碰撞，提升石油井场无线数采系统可靠性和稳定性。现场安装时，将相邻传感器设置为不同频段，可大幅降低同频率干扰，提高无线数据上传实时性和精准度。

在一个具体的实施例中，进一步的，所述无线传输模块和所述无线接收模块为实现数据无线连接的LORA通讯模组，Lora是一种远距离无线通信技术，通过不同模块间的相互连接，自我组网，凭借其强大的传播能力，在无线抄表、安防、工业、农业等方向上的应用越来越广泛，现有技术已经公开具体原理，如公告号CN112672325B公开的LoRa系统多设备上行数据传输接收端信号解调方法和接收机和公告号CN108600376B公开的一种基于LoRa的数据传输方法、装置、LoRa网关、系统及存储介质；所述无线传输模块和所述无线接收模块也可以为通过zigbee、WiFi、蓝牙、Z-Wave等现有通讯技术实现数据无线连接的无线连接通讯模组。

在一个具体的实施例中，进一步的，所述处理平台模块包括上位机，所述上位机优选为工控机，也可以为微电脑、单片机等现有技术中的数据处理平台，所述工控机设置有用于分析所述无线接收模块收到的数据的功能模块或分析软件，并将上述数据和分析内容显示，或输入数据存储装置进行保存，所述工控机为多串口工控计算机，多串口工控计算机为现有技术，多串口工控机配备多核CPU(优选四核八线程)，每个串口连接一个LORA模块，各LORA模块配置不同频率、不同信道，分别与对应频段物联网传感器采用一对多组网模式，完成数据接收、数据解析、数据存储等。通过系统软件使工控机多进程并发，每个进程独占一个处理器，控制对应串口的LORA模块进行串口通信，各进程独立运行，通过多进程数据共享，将不同进程接收数据存储于同一数据库，主机屏幕显示传感器数值、变化曲线等。系统软件运行开始，自动设置每个串口接收进程独占一个CPU，进程优先级为实时，然后多进程同时启动；多进程共享内存变量，与MYSQL数据库实时数据交换，完成数据存储。利用多核处理器工控机多进程并发机制，进程之间运行互不影响，各自独立运行。每个进程控制对应串口，实现多个串口可以同时发送或接收，这样，数采控制主机可同时接收多个传感器数据，大幅减少无线信道占用或无线数据碰撞，提高无线数据采集实时性。即用一台控制主机处理器的多个进程，管理不同频率无线数据传输通道，控制主机的多核处理器分别对应不同进程，多进程并发使多个通道同时完成无线数据传输。通过多进程数据共享将不同通道无线数据存储于同一数据库，实现数据统一管理。

在一个具体的实施例中，进一步的，所述数据采集装置和/或所述数据接收装置还包括防爆外壳，所述防爆外壳包括用于容纳所述数据采集装置和/或所述数据接收装置的符合防爆安全设备标准的壳体，所述壳体设置有用于发送或接受信号的防爆天线；当所述壳体应用于数据接收装置时，所述壳体设置有用于观看上位机数据接收和处理结果的监视窗口，所述监视窗口设置有监视器，所述壳体还设置有用于操作上位机的控制按钮和用于与外部设备电连接的导线通过的喇叭嘴，所述防爆天线通过喇叭嘴与上位机连接。

在一个具体的实施例中，进一步的，所述电源模块还包括可充电电池，所述电源模块也可以为其他易于更换或充能的供电设备，从而实现利于安装和减少现场线缆敷设的目的。

在一个具体的实施例中，进一步的，所述电源模块包括控制单元，所述控制单元依据内设的时间模块操作所述数据采集装置在固定频率下在工作模式和休眠模式中切换，所述时间模块可以为时间继电器等定时开关设备，通过时间模块的通断电功能使得数据采集模块在规定时间到达后通电开机，进入工作模式，传感器模块和无线传输模块通电工作，在一定时间内采集数据并将数据发出后，时间模块断电关机，进入休眠模式。通过这种方式，实现传感器间歇采集数据，减少设备工作时间，实现节电的目的。

在另一个优选的实施例中，进一步的，所述数据采集装置还包括控制模块，所述控制模块用于定时唤醒无线传输模块、并通过无线传输模块将数据发送，所述控制模块包括为PLC、单片机和/或微电脑的任意一种或任意组合。控制模块通过参数设置，设置传感器采集时间间隔、数据上报时间间隔、数据变化量阈值、通信信道、空中速率等参数。使得传感器模块平时为低功耗休眠模式，按照参数设置设定的采集时间间隔自我唤醒，给传感器加电，完成数据采集，然后给低功耗传感器断电，自动转低功耗休眠模式运行。也可以按照参数设置设定的上报时间间隔自我唤醒，然后唤醒无线传输模块进行无线数据上报，收到控制主机回复报文后，将无线传输模块置低功耗休眠，自动转低功耗休眠模式运行。在另一种工作模式中，传感器接收低功耗传感器采集数据后，进行数据分析，相邻两次采集数据未超出参数设置设定的数据变化量阈值时，会将数据打包处理；相邻两次采集数据超出参数设置设定的数据变化量阈值时则触发数据通过无线传输模块实时上报。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于，包括：

数据采集装置，所述数据采集装置包括电源模块和多个传感器模块，所述传感器模块包括用于采集试气排采现场数据的传感器；多个所述传感器模块分别设置有无线传输模块，多个所述无线传输模块的工作频率不同，使得多个所述传感器模块取得的数据可以在不同频段由所述无线传输模块进行数据传输；

数据接收装置，所述数据接收装置包括无线接收模块和处理平台模块，所述无线接收模块的数量为多个，多个所述无线接收模块分别接收所述无线传输模块发出的数据，并将数据传输至所述处理平台模块存储和分析。

2.根据权利要求1所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：所述无线传输模块和所述无线接收模块为实现数据无线连接的LORA通讯模组。

3.根据权利要求1所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：所述处理平台模块包括工控机，所述工控机设置有用于分析所述无线接收模块收到的数据的功能模块或分析软件，并将上述数据和分析内容显示，或输入数据存储装置进行保存。

4.根据权利要求1所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：还包括防爆外壳，所述防爆外壳包括用于容纳所述数据采集装置和/或所述数据接收装置的壳体。

5.根据权利要求1所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：所述电源模块还包括可充电电池。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：所述电源模块包括控制单元，所述控制单元操作所述数据采集装置在工作模式和休眠模式中切换。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种石油井场物联网多频段融合无线数采系统，其特征在于：所述数据采集装置包括用于定时唤醒无线传输模块、并通过无线传输模块将数据发送的控制模块。

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