專利名稱：一種鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鉆井領(lǐng)域的監(jiān)測裝置，尤其涉及一種鉆井用組合油罐用油情 況的監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對鉆井用組合油罐的用油情況實時在線監(jiān)測。
背景技術(shù)：
燃油在鉆井成本中占較大的比重，一般鉆井的井隊配置有1 3個四五十立方的 油罐，對這些油罐中的柴油的使用情況大多采用人工記錄的方式，缺乏科學(xué)管理，且偷盜柴 油現(xiàn)象較多。目前已有基于計算機的燃料用油情況監(jiān)測系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)并不適合在鉆井現(xiàn)場 寬溫、頻繁運輸、頻繁拆卸的野外場合使用，而且成本高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，適用于鉆井 現(xiàn)場寬溫、頻繁運輸、頻繁拆卸、以及便攜的野外場合，可實現(xiàn)對油罐用油的液位、體積、油 速、油耗等參數(shù)的計算、記錄、回放、拷貝以及在發(fā)生異常用油時報警，達(dá)到對鉆井用組合油 罐的用油情況的實時在線監(jiān)測。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種鉆井用組合油罐用油情況的 監(jiān)測裝置，其包含若干傳感器單元，與該傳感器單元連接的監(jiān)測單元，以及為所述監(jiān)測裝 置提供工作電源的電源單元。所述的監(jiān)測單元包含微控制器，分別與該微控制器連接的傳感器總線采集模塊、 電源管理模塊和交互模塊；所述的每個傳感器單元分別對應(yīng)安裝在一個油罐上，并通過傳感器總線采集模塊 連接至微控制器；所述的電源單元與電源管理模塊連接。所述的傳感器單元包含安裝于油罐的人孔板上方的隔爆液位傳感器，和安裝于 油罐出油孔處的隔爆溫度傳感器。所述的交互模塊包含分別與微控制器連接的存儲模塊、報警模塊、顯示模塊、USB 接口模塊和輸入模塊。所述的電源管理模塊包含微控制器，分別與該微控制器連接的電池電壓檢測模 塊、充電電壓檢測模塊、充電控制模塊、電源變換電路和電池溫度檢測模塊。該電源管理模 塊的微控制器通過通信接口與監(jiān)測單元的微控制器連接。所述的電源單元包含主交流電源和輔助電源。所述的主交流電源與電源管理模塊的電源變換電路連接，為所述的監(jiān)測裝置提供 工作電源。所述的輔助電源為安裝在防爆電池盒內(nèi)的蓄電池，其通過電源電纜線分別與電源 管理模塊的電池電壓檢測模塊、充電電壓檢測模塊、充電控制模塊、電源變換電路和電池溫度檢測模塊連接。本實用新型所提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，通過采集多個油罐的 燃料液位高度和燃料溫度數(shù)據(jù)，利用油罐模型來計算燃料體積、燃料油耗和總油耗等實時 數(shù)據(jù)，并通過良好的人機交互模塊進(jìn)行顯示、存儲、拷貝、回放等功能，實現(xiàn)科學(xué)實時的監(jiān)測 統(tǒng)計油罐的用油情況。本實用新型提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，適用寬溫、頻繁運輸、頻 繁拆卸的野外場合，具有不間斷提供電源的功能，成本低，使用方便。

圖1為本實用新型提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型中監(jiān)測單元的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型中電源管理模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合圖1 圖3，詳細(xì)說明本實用新型的一個優(yōu)選的實施例。如圖1所示，為本實用新型所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。其包含若干傳感器單元1，與該傳感器單元1連接的監(jiān)測單元2，以及為所述監(jiān)測裝 置提供工作電源的電源單元。所述的每個傳感器單元1分別對應(yīng)安裝在一個油罐3上，多個傳感器單元1即可 實現(xiàn)對多個油罐3用油情況的實時監(jiān)測。該傳感器單元1包含安裝于油罐3的人孔板上 方的隔爆液位傳感器11，和安裝于油罐3出油孔處的隔爆溫度傳感器12。本實施例中，該 隔爆液位傳感器11采用支持HART協(xié)議隔爆脈沖雷達(dá)液位計，用來采集油罐3的當(dāng)前燃油 液位高度；該隔爆溫度傳感器12采用支持HART協(xié)議的隔爆溫度傳感器，用來采集油罐3的 當(dāng)前燃油溫度。如圖2所示，所述的監(jiān)測單元2基于嵌入式技術(shù)，包含微控制器21，分別與該微控 制器21連接的傳感器總線采集模塊22、電源管理模塊23和交互模塊。本實施例中，所述的 微控制器21是32位微控制器(本實施例中，采用型號為LPC2290的32位微控制器)。所述 的交互模塊包含分別與微控制器21連接的存儲模塊對、報警模塊25、顯示模塊26、USB接 口模塊27和輸入模塊觀。所述的若干傳感器單元1分別通過傳感器總線采集模塊22連接至微控制器21，從 而將采集到的油罐3的當(dāng)前燃油液位高度和燃油溫度數(shù)據(jù)傳輸至微控制器21，并由該微控 制器21通過建立的油罐模型來計算油罐3的燃油體積、燃料油耗和總油耗等實時數(shù)據(jù)。本 實施例中，所述的傳感器總線采集模塊22采用HART網(wǎng)關(guān)。由所述的監(jiān)測單元2的微控制器21計算得到的燃油體積、燃料油耗和總油耗等實 時數(shù)據(jù)，可及時對油罐3內(nèi)的燃油進(jìn)行補償。該監(jiān)測單元2的微控制器21還可計算得到燃油的當(dāng)前油速，通過將正常用油的油 速和當(dāng)前油速對比判斷得出，當(dāng)前油速是否處于異常用油的油速，從而判斷得出當(dāng)前油罐3 是否發(fā)生異常用油的情況，并通過報警模塊25及時對外報警。所述的輸入模塊觀可以通過按鍵輸入當(dāng)前油罐3的傾斜角度至微控制器21，由此微控制器21在計算上述油罐使用參數(shù)時可參考該傾斜角度的補償，使得監(jiān)測得到的數(shù)據(jù) 結(jié)果更準(zhǔn)確。其中，油罐3的傾斜角度可以通過傾斜計來測量。所述的存儲模塊M用于存儲由傳感器單元1采集到的油罐3的當(dāng)前燃油液位高 度和燃油溫度。所述的顯示模塊沈用于顯示回放當(dāng)前監(jiān)測計算得到的油罐參數(shù)數(shù)據(jù)，便于實時 觀察。所述的USB接口模塊27可將實時數(shù)據(jù)通過外部存儲媒介(U盤)將油罐參數(shù)數(shù)據(jù) 拷貝。如圖3所示，為所述的電源管理模塊23的電路框圖。其包含微控制器231 (本實 施例中，采用型號為MSP430F147的8位微控制器)，分別與該微控制器231連接的電池電壓 檢測模塊232、充電電壓檢測模塊233、充電控制模塊234、電源變換電路235和電池溫度檢 測模塊236。該微控制器231通過通信接口 237與監(jiān)測單元2的微控制器21連接。所述的電源單元包含主交流電源41和輔助電源42。本實施例中，所述的主交流電 源41為AC220V士30%的交流電源，其與電源管理模塊23的電源變換電路235連接，其將該 主交流電源41的電壓進(jìn)行AC/DC (交流變直流)轉(zhuǎn)換后，為本實用新型的監(jiān)測裝置提供工 作電源，使其能在穩(wěn)定電源下正常工作。所述的輔助電源42為安裝在防爆電池盒內(nèi)的8Ah 鋰電池(即以8安培電流放電，可以放一小時的鋰電池)，其通過電源電纜線分別與電源管理 模塊23的電池電壓檢測模塊232、充電電壓檢測模塊233、充電控制模塊234、電源變換電路 235和電池溫度檢測模塊236連接。當(dāng)由主交流電源41的AC220V士30%交流電源為所述監(jiān)測裝置供電時，電源管理模 塊23的電池電壓檢測模塊232采集輔助電源42的鋰電池當(dāng)前電量，如采集到的鋰電池當(dāng) 前電量較預(yù)先設(shè)定值低的話，則微控制器231控制充電控制模塊234對輔助電源42的鋰電 池進(jìn)行充電，以保持當(dāng)主交流電源41因故障等各種情況無法供電時，此時輔助電源42可以 接力通過電源變換電路235為監(jiān)測裝置提供電源，在防爆主儀表的功耗小于IOW的情況下， 本實施例所提供的8Ah鋰電池可以保證鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置在主交流電 源斷電情況下仍能正常工作超過4小時，從而避免井場因沒有電而無法對油罐進(jìn)行監(jiān)測的 情況發(fā)生。當(dāng)然，可以通過配置不同的電池以作為輔助電源42來實現(xiàn)不同的不間斷時間。在微控制器231控制充電控制模塊234對輔助電源42的鋰電池進(jìn)行充電的過程 中，利用電池電壓檢測模塊232檢測鋰電池的電壓值，并且通過充電電壓檢測模塊233檢測 當(dāng)前充電電壓值；通過將充電電壓減去電池電壓，再除以它們的采樣電阻，即可計算出當(dāng)前 的充電電流值，用以更好的控制充電過程。本實施例中，所述的電池電壓檢測模塊232和充 電電壓檢測模塊233均由電阻電容構(gòu)成。另外，在輔助電源42的供電過程中，微控制器231也同時控制電池溫度檢測模塊 236 (本實施例中，采用PtlOO溫度傳感器)采集輔助電源42的鋰電池的當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)，以 及時監(jiān)測鋰電池的溫度情況，以避免其溫度過高。本實用新型所提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，通過采集多個油罐的 燃料液位高度和燃料溫度數(shù)據(jù)，利用油罐模型來計算燃料體積、燃料油耗和總油耗等實時 數(shù)據(jù)，并通過良好的人機交互模塊進(jìn)行顯示、存儲、拷貝、回放等功能，實現(xiàn)科學(xué)實時的監(jiān)測 統(tǒng)計油罐的用油情況。
5[0037]本實用新型提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，適用寬溫、頻繁運輸、頻 繁拆卸的野外場合，具有不間斷提供電源的功能，成本低，使用方便。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，包含若干傳感器單元(1 )， 與該傳感器單元(1)連接的監(jiān)測單元(2)，以及為所述監(jiān)測裝置提供工作電源的電源單元；所述的監(jiān)測單元(2)包含微控制器(21)，分別與該微控制器(21)連接的傳感器總線采 集模塊(22)、電源管理模塊(23)和交互模塊；所述的每個傳感器單元(1)分別對應(yīng)安裝在一個油罐(3)上，并通過傳感器總線采集 模塊(22)連接至微控制器(21)；所述的電源單元與電源管理模塊(23 )連接。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的傳 感器單元(1)包含安裝于油罐(3)的人孔板上方的隔爆液位傳感器(11)；安裝于油罐(3)出油孔處的隔爆溫度傳感器(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的交 互模塊包含分別與微控制器(21)連接的存儲模塊(24)、報警模塊(25)、顯示模塊(26)、USB 接口模塊(27 )和輸入模塊(28 )。
4.如權(quán)利要求1所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的電 源管理模塊(23)包含微控制器(231)，分別與該微控制器(231)連接的電池電壓檢測模塊 (232)、充電電壓檢測模塊(233)、充電控制模塊(234)、電源變換電路(235)和電池溫度檢 測模塊(236)。
5.如權(quán)利要求4所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的電 源管理模塊(23 )的微控制器(231)通過通信接口( 237 )與監(jiān)測單元(2 )的微控制器(21)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的電 源單元包含主交流電源(41)和輔助電源(42)。
7.如權(quán)利要求6所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的主 交流電源(41)與電源管理模塊(23)的電源變換電路(235)連接，為所述的監(jiān)測裝置提供工 作電源。
8.如權(quán)利要求6所述的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的 輔助電源(42)為安裝在防爆電池盒內(nèi)的蓄電池，其通過電源電纜線分別與電源管理模塊 (23 )的電池電壓檢測模塊(232 )、充電電壓檢測模塊(233 )、充電控制模塊(234 )、電源變換 電路(235 )和電池溫度檢測模塊(236 )連接。
專利摘要本實用新型公開了一種鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，包含若干傳感器單元，與該傳感器單元連接的監(jiān)測單元，以及為所述監(jiān)測裝置提供工作電源的電源單元。該監(jiān)測單元包含微控制器，分別與該微控制器連接的傳感器總線采集模塊、電源管理模塊和交互模塊；每個傳感器單元分別對應(yīng)安裝在一個油罐上，并通過傳感器總線采集模塊連接至微控制器；該電源單元與電源管理模塊連接。本實用新型所提供的鉆井用組合油罐用油情況的監(jiān)測裝置，適用于鉆井現(xiàn)場寬溫、頻繁運輸、頻繁拆卸、以及便攜的野外場合，可實現(xiàn)對油罐用油的液位、體積、油速、油耗等參數(shù)的計算、記錄、回放、拷貝以及在發(fā)生異常用油時報警，達(dá)到對鉆井用組合油罐的用油情況的實時在線監(jiān)測。
文檔編號G01F9/00GK201852612SQ20102058960
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者盧向東, 畢東杰 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設(shè)備有限公司