基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其是基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]與常規(guī)井相比，智能井的最大技術(shù)優(yōu)勢在于可實(shí)時(shí)監(jiān)測井下各種參數(shù)并同時(shí)對油井進(jìn)行控制，即通過井下的傳感器實(shí)時(shí)測量井下溫度、壓力等數(shù)據(jù)，進(jìn)而由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，并根據(jù)需求從地面控制井下的流量控制裝置，從而實(shí)現(xiàn)對井下生產(chǎn)或注入流體的流量和流動(dòng)特性的動(dòng)態(tài)管理。目前國內(nèi)智能井系統(tǒng)的研究剛起步，且由于存在技術(shù)瓶頸發(fā)展緩慢，應(yīng)用并不廣泛。智能井系統(tǒng)中需要有永久安裝在井下的、間隔分布于整個(gè)井筒中的井下溫度、壓力、流量、位移等傳感器組，以及能將產(chǎn)層數(shù)據(jù)通過傳送裝置傳至地面的通訊電路，從而達(dá)到獲取井下生產(chǎn)信息，為優(yōu)化生產(chǎn)過程、科學(xué)管理油井提供參數(shù)依據(jù)。因此研制一種能長時(shí)間工作于井下高溫環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集傳送系統(tǒng)十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是:
[0005]基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由井下部分和地面部分組成，井下部分和地面部分由單芯鋼鎧電纜連接，井下部分由傳感器組和數(shù)據(jù)處理及傳送電路組成，地面部分由數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路、系統(tǒng)主機(jī)組成；220V交流電從地面通過電纜長距離傳輸給井下部分供電，傳感器組包括溫度傳感器、壓力傳感器和位移傳感器，傳感器組的信號經(jīng)調(diào)理后轉(zhuǎn)換為電壓信號，由模擬多路復(fù)用器HT506進(jìn)行選擇采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器HT574轉(zhuǎn)換后傳給微處理器HT83C51，將采用HJ389高溫脈沖合成信號長線驅(qū)動(dòng)器來作為驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送至電纜；數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路中的HJ388脈沖信號預(yù)處理模塊對傳輸上來的井下信號進(jìn)行信號調(diào)理，傳輸至微處理器單片機(jī)，并通過接口電路MAX232傳送給主機(jī)。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:將井下傳感器信號采集后，由微處理器進(jìn)行軟件編碼并通過電纜發(fā)送至地面，從而實(shí)現(xiàn)對壓力、溫度及閥門位移量的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過高溫器件的選擇和高溫高壓封裝設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)能夠在175°C的高溫環(huán)境中長期穩(wěn)定工作，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0007]圖1是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成框圖；
[0008]圖2是井下電路組成框圖；
[0009]圖3是地面部分電路組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由井下部分和地面部分組成，井下部分和地面部分由單芯鋼鎧電纜連接，井下部分由傳感器組和數(shù)據(jù)處理及傳送電路組成，地面部分由數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路、系統(tǒng)主機(jī)組成；220V交流電從地面通過電纜長距離傳輸給井下部分供電，傳感器組包括溫度傳感器、壓力傳感器和位移傳感器，傳感器組的信號經(jīng)調(diào)理后轉(zhuǎn)換為電壓信號，由模擬多路復(fù)用器HT506進(jìn)行選擇采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器HT574轉(zhuǎn)換后傳給微處理器HT83C51，將采用HJ389高溫脈沖合成信號長線驅(qū)動(dòng)器來作為驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送至電纜；數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路中的HJ388脈沖信號預(yù)處理模塊對傳輸上來的井下信號進(jìn)行信號調(diào)理，傳輸至微處理器單片機(jī)，并通過接口電路MAX232傳送給主機(jī)。
[0011]整套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由井下部分和地面部分組成，其組成框圖如圖1所示。該系統(tǒng)中，井下部分由傳感器組和數(shù)據(jù)處理及傳送電路組成。井下部分和地面部分由單芯鋼鎧電纜連接，起到下傳供電和上傳信號的作用。傳感器組將采集到的井下溫度、壓力、以及閥門的位移信號轉(zhuǎn)化成微電量，經(jīng)過信號處理電路轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號。在井下單片機(jī)的控制作用下，A / D對模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，由驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)上電纜，傳至地面接收系統(tǒng)。地面部分則負(fù)責(zé)將通過單芯電纜傳輸上來的井下信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)理，送給微處理器，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)。從而完成對井下溫度、壓力、以及閥門位移信號的采集過程。
[0012]為減少井下電路復(fù)雜性，將采用220V交流電從地面給井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)供電。通過電纜長距離傳輸至井下，由電源模塊中的電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行降壓和整流，將電壓轉(zhuǎn)換成±15V和±5V直流電分別給傳感器和電路板供電。井下傳感器組的信號經(jīng)過調(diào)理之后轉(zhuǎn)換為O?5V電壓信號，模擬多路復(fù)用器將在單片機(jī)控制下對多路調(diào)理信號進(jìn)行選擇采集，單片機(jī)再將控制A / D對選中的模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換值通過并口傳送給單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。微處理器將采用HT83C51，12位A / D轉(zhuǎn)換器HT574，模擬多路復(fù)用器HT506，時(shí)鐘發(fā)生器HTCCG。采集到的數(shù)據(jù)由單片機(jī)的兩管腳進(jìn)行差分輸出。該電路將采用HJ389高溫脈沖合成信號長線驅(qū)動(dòng)器來作為驅(qū)動(dòng)電路。
[0013]井下信號經(jīng)電纜傳輸后將會產(chǎn)生畸變，需要進(jìn)行濾波及整形處理之后才能恢復(fù)為原來的信號，被單片機(jī)進(jìn)行采集解碼。該電路將采用HJ388脈沖信號預(yù)處理模塊進(jìn)行信號調(diào)理，經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行處理后的信號將由解碼單片機(jī)進(jìn)行解碼，解碼后的數(shù)據(jù)通過串口傳送給PC。由于PC的串口是RS-232電平，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用了三線制連接串口，也就是說和主機(jī)的9針串口只連接其中的3根線:第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:由井下部分和地面部分組成，井下部分和地面部分由單芯鋼鎧電纜連接，井下部分由傳感器組和數(shù)據(jù)處理及傳送電路組成，地面部分由數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路、系統(tǒng)主機(jī)組成；220V交流電從地面通過電纜長距離傳輸給井下部分供電，傳感器組包括溫度傳感器、壓力傳感器和位移傳感器，傳感器組的信號經(jīng)調(diào)理后轉(zhuǎn)換為電壓信號，由模擬多路復(fù)用器HT506進(jìn)行選擇采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器HT574轉(zhuǎn)換后傳給微處理器HT83C51，將采用HJ389高溫脈沖合成信號長線驅(qū)動(dòng)器來作為驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送至電纜；數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路中的HJ388脈沖信號預(yù)處理模塊對傳輸上來的井下信號進(jìn)行信號調(diào)理，傳輸至微處理器單片機(jī)，并通過接口電路MAX232傳送給主機(jī)。
【專利摘要】基于高溫單片機(jī)的智能井井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由井下部分和地面部分組成，井下部分和地面部分由單芯鋼鎧電纜連接，井下部分由傳感器組和數(shù)據(jù)處理及傳送電路組成，地面部分由數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路、系統(tǒng)主機(jī)組成；220V交流電從地面通過電纜長距離傳輸給井下部分供電，傳感器組包括溫度傳感器、壓力傳感器和位移傳感器，傳感器組的信號經(jīng)調(diào)理后轉(zhuǎn)換為電壓信號，由模擬多路復(fù)用器HT506進(jìn)行選擇采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器HT574轉(zhuǎn)換后傳給微處理器HT83C51，將采用HJ389高溫脈沖合成信號長線驅(qū)動(dòng)器來作為驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送至電纜；數(shù)據(jù)接收機(jī)上傳電路中的HJ388脈沖信號預(yù)處理模塊對傳輸上來的井下信號進(jìn)行信號調(diào)理，傳輸至微處理器單片機(jī)，并通過接口電路MAX232傳送給主機(jī)。實(shí)現(xiàn)對壓力、溫度及閥門位移量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠在175℃的高溫環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。
【IPC分類】E21B47-06, E21B47-00, E21B47-07, E21B47-12
【公開號】CN104632199
【申請?zhí)枴緾N201310572408
【發(fā)明人】譚順川, 張麗薇
【申請人】成都億友科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月15日