專利名稱：地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于地球物理測量，尤其是地電位和高密度電法動態(tài)或靜態(tài)監(jiān)測。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外除自噴油井外絕大多數(shù)采油都用注水方式進(jìn)行開發(fā)，注水開發(fā)的產(chǎn)量占全國原油產(chǎn)量的93％，對注水開發(fā)非均質(zhì)油藏而言，了解和掌握注入水的運(yùn)動方向和推進(jìn)速度、注入水朝哪個方向推進(jìn)、主力注水方位如何、注水前緣位于何處，了解和掌握不同油層或同一油層的不同部位的水淹特征，是合理部署注采井網(wǎng)、研究剩余油的分布規(guī)律、挖掘剩余油、提高最終采收率、提高注水開發(fā)水平的基本要求。剩余油地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)上述基本要求目的的有效方法。
現(xiàn)有低電位測量儀器僅能測量井口周圍一定范圍的地電位，并需要逐點的移動測量電極，所測得的地電位不可避免的會受到自然電位的影響，導(dǎo)致測量質(zhì)量無法保證，而且如果測量中出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)，補(bǔ)救工作也比較困難；另外，工作量也較大。近年來，國內(nèi)外有些儀器采用了多電極同時測量，如加拿大研制的IPRF-1和IPRF-2型地電位測量儀器，電極的聯(lián)接方式大都為通過帶有工作電源線及通訊線的多芯電纜，系統(tǒng)功耗大，信號易受干擾，而且隨著距離的增大，通訊效率也會降低，影響系統(tǒng)的可靠性，導(dǎo)致無法實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制與信號傳輸。同時，電極與電纜的體積和重量也使野外布線工作非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小、重量輕、價格低，無需通過多芯電纜供電和數(shù)字通訊，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的由上位機(jī)1經(jīng)USB總線2連接開關(guān)控制器3，開關(guān)控制器3通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜4以串行方式連接1至N個.電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5。
本發(fā)明的目的還可以通過以下方式實現(xiàn)電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5是由磁保持繼電器電路7通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜4與連接器10連接，磁保持繼電器電路7連接保護(hù)電路9和電極6構(gòu)成。
開關(guān)控制器3是由MPU17與I/O口擴(kuò)展電路18連接，經(jīng)脈沖產(chǎn)生電路19與連接器10連接，MPU17一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電器21與連接器10連接，另一路經(jīng)瞬時大功率供給電路20與連接器10連接構(gòu)成。
網(wǎng)絡(luò)電纜4是由檢測線11、復(fù)位線12、控制線I 13、控制線II 14、地線15和信號線16組成。
有益效果不必為電極轉(zhuǎn)換開關(guān)提供電源，不需與電極轉(zhuǎn)換開關(guān)之間進(jìn)行數(shù)字通訊，實現(xiàn)了多路遠(yuǎn)距離的電極轉(zhuǎn)換和遠(yuǎn)距離控制的地電位動態(tài)監(jiān)測，并可準(zhǔn)確檢測電極接入位置，系統(tǒng)體積小，重量輕，施工方便。
附圖及


圖1是本發(fā)明的智能電極轉(zhuǎn)換裝置框圖。
圖2是電極轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是開關(guān)控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
1.上位機(jī)，2.USB總線，3.開關(guān)控制器，4.網(wǎng)絡(luò)電纜，5.電極轉(zhuǎn)換開關(guān)，6.電極，7.磁保持繼電器電路，8.檢測電阻，9.保護(hù)電路，10.RJ-45接口，11.檢測線，12.復(fù)位線，13控制線I，14控制線II，15地線，16信號線，17MPU，18.I/O口擴(kuò)展電路，19.脈沖產(chǎn)生電路，20.瞬時大功率供給電路，21A/D轉(zhuǎn)換電路，22.參考電阻，23.開關(guān)電源。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說詳細(xì)明由上位機(jī)1經(jīng)USB總線2連接開關(guān)控制器3，開關(guān)控制器3通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜4以串行方式連接1至N個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5。
電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5是由磁保持繼電器電路7通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜4與連接器10連接，磁保持繼電器電路7連接保護(hù)電路9和電極6構(gòu)成。
開關(guān)控制器3是由MPU17與I/O口擴(kuò)展電路18連接，經(jīng)脈沖產(chǎn)生電路19與連接器10連接，MPU17一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電器21與連接器10連接，另一路經(jīng)瞬時大功率供給電路20連接構(gòu)成。
網(wǎng)絡(luò)電纜4是由檢測線11，復(fù)位線12，控制線I 13，控制線II 14，地線15和信號線16組成。
電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5的核心是磁保持繼電器電路7，用于控制開關(guān)5與電纜4的連接與斷開，磁保持繼電器電路7在吸合時以200mW功率的脈沖觸發(fā)驅(qū)動主線圈，吸合后觸點的工作狀態(tài)則保持鎖定，繼電器穩(wěn)定工作時其線圈不耗電，需要釋放時則在副線圈上施加一個同樣的脈沖即可使觸點釋放，在整個自鎖、釋放過程中所需能耗很小，且平時不耗電；檢測電阻8為電極位置檢測電路提供分壓電阻，保護(hù)電路9防止損壞磁保持繼電器電路7所設(shè)計，連接器10為RJ-45接口，連接網(wǎng)絡(luò)電纜4。
電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5的控制，是在復(fù)位線12和地線15之間施加一幅度為5V脈寬大于20ms的正脈沖信號，磁保持繼電器電路7中的副線圈得電，所有的開關(guān)復(fù)位。通過分別檢測檢測線11和控制線I 13、檢測線11和控制線II 14兩個回路的端阻抗確定復(fù)位是否正確，檢測時地線15需要斷開。檢測信號線16與電極6連接，檢測信號線16上的信號即為電極6上的信號。在控制線I 13和地線15之間施加同樣的的脈沖，磁保持繼電器電路7主線圈得電，繼電器吸合。通過檢測檢測線11和控制線I 13、檢測線11和控制線II 14兩個回路的端阻抗確定是否吸合，檢測時需要斷開地線15。為防止誤觸發(fā)，交替在控制線I 13、控制線II 14施加脈沖，則控制電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5逐個閉合。
開關(guān)控制器3包括MPU17集成了8051微控制器，它不僅具有USB傳輸控制器，實現(xiàn)與上位機(jī)之間的USB通訊，而且用以控制各部分電路的工作，與I/O口擴(kuò)展電路18連接。I/O口擴(kuò)展電路18由FPGA實現(xiàn)擴(kuò)展I/O控制口線。脈沖產(chǎn)生電路19由開關(guān)管和普通繼電器實現(xiàn)，與I/O口擴(kuò)展電路18連接，由FPGA進(jìn)行控制，產(chǎn)生觸發(fā)磁保持繼電器電路7的脈沖。瞬時大功率供給電路20由普通繼電器和法拉電容實現(xiàn)，集成的8051控制器通過控制普通繼電器來控制對法拉電容的充電，為向遠(yuǎn)距離的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5發(fā)送控制脈沖提供瞬時能量。A/D轉(zhuǎn)換電路21，通過檢測參考電阻22和檢測電阻8之間的電壓，可以確定參考電阻22和檢測電阻8的比例關(guān)系，從而確定接入網(wǎng)絡(luò)電纜4的電極6的位置。開關(guān)電源23為整個開關(guān)控制器3提供電源。
每條測線上可設(shè)有1至N個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5，開關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)電纜4以串行方式連接開關(guān)控制器3，開關(guān)控制器3并行可接1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜4，上位機(jī)1通過USB總線2向開關(guān)控制器3發(fā)送命令及讀取電極6的狀態(tài)信息。系統(tǒng)不必為電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5提供電源，不需與電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5之間進(jìn)行數(shù)字通訊，上位機(jī)1控制1至N路中任意一條測線上某個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5的閉合，并可準(zhǔn)確檢測電極6接入位置，同時動態(tài)顯示各個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)5的狀態(tài)。
上位機(jī)1可以是臺式機(jī)，也可以是筆記本電腦或PDA。
權(quán)利要求
1.一種地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括上位機(jī)(1)和電極(6)，其特征在于，由上位機(jī)(1)經(jīng)USB總線(2)連接開關(guān)控制器(3)，開關(guān)控制器(3)通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜(4)以串行方式連接1至N個.電極轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)。
2.按照權(quán)利要求1所述的地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，電極轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)是由磁保持繼電器電路(7)通過1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜(4)與連接器(10)連接，磁保持繼電器電路(7)連接保護(hù)電路(9)和電極(6)構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，開關(guān)控制器(3)是由MPU(17)與I/O口擴(kuò)展電路(18)連接，經(jīng)脈沖產(chǎn)生電路(19)與連接器(10)連接，MPU(17)一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電器(21)與連接器(10)連接，另一路經(jīng)瞬時大功率供給電路(20)與連接器(10)連接構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1、2所述的地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)電纜(4)是由.檢測線11、復(fù)位線12.、.控制線I 13、控制線II 14、地線15和信號線16組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主要用于地球物理測量，尤其是地電位或高密度電法動態(tài)或靜態(tài)監(jiān)測的地電位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。由上位機(jī)、開關(guān)控制器、網(wǎng)絡(luò)電纜、電極轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成。每條測線上可設(shè)有1至N個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)，開關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)電纜以串行方式連接開關(guān)控制器，開關(guān)控制器并行可接1至N條網(wǎng)絡(luò)電纜，上位機(jī)控制1至N路中任意一條測線上某個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)的閉合，并可準(zhǔn)確檢測電極接入位置，同時動態(tài)顯示各個電極轉(zhuǎn)換開關(guān)的狀態(tài)。不必為電極轉(zhuǎn)換開關(guān)提供電源，不需與電極轉(zhuǎn)換開關(guān)之間進(jìn)行數(shù)字通訊，實現(xiàn)了多路遠(yuǎn)距離的電極轉(zhuǎn)換和遠(yuǎn)距離控制的地電位動態(tài)監(jiān)測，并可準(zhǔn)確檢測電極接入位置，系統(tǒng)體積小，重量輕，施工方便。
文檔編號E21B47/12GK1932530SQ200610017169
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者林君, 邵雷, 韋建榮, 武子玉 申請人:吉林大學(xué)