專利名稱：嵌入式油田數據遠程無線采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于數據傳輸技術領域，涉及油田數據采集監(jiān)控的無線遠程傳輸，具 體的說是一種嵌入式油田數據遠程無線采集裝置。
背景技術：
油田的數據信息是油田生產過程中的重要參數。目前對油田數據的采集有三種方 式人工讀取、有線自動采集、無線自動采集。這三種方法都有缺陷，其中人工讀取方式必 須有固定的工作人員每隔一段時間上報一次油田數據，浪費了時間也浪費了人力；有線自 動采集方式把現場數據通過電纜傳輸到控制中心的計算機上，這種方式需要復雜的現場布 線，成本很高；無線自動采集方式通過無線通訊設備把油田數據實時傳送到遠程計算機，但 這種無線通訊設備功耗比較大，而且傳輸距離不會太遠，采集現場還是需要復雜的布線。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對以上現有技術存在的缺點，提出一種嵌 入式油田數據遠程無線采集裝置，無需現場繁瑣的電纜布線，并可對現場參數實時采集與 傳送，工作效率高。本實用新型解決以上技術問題的技術方案是嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，包括無線采集單元、中繼單元和遠程監(jiān)控單 元；無線采集單元與中繼單元無線通信連接，用以采集油田數據并發(fā)送至中繼單元；中繼 單元與遠程監(jiān)控單元無線通信連接，用以將油田數據打包后發(fā)送至遠程監(jiān)控單元生成報表 數據。這樣，中繼單元根據設定的采集時間間隔，定期通過無線發(fā)射模塊向各采集單元 發(fā)送數據采集命令；采集單元收到該命令后，開始采集現場數據，并把采集到的數據通過無 線發(fā)射模塊發(fā)送給中繼單元；中繼單元收到采集單元發(fā)來的現場數據后，把數據打包后通 過GPRS模塊發(fā)送到遠程監(jiān)控單元；遠程監(jiān)控單元收到中繼單元發(fā)來的數據，并形成報表。作為本實用新型進一步限定的技術方案無線采集單元包括無線發(fā)射模塊、低功耗處理器、傳感器和電池管理模塊；低功耗 處理器分別和無線發(fā)射模塊、傳感器以及電池管理模塊相連，電池管理模塊與傳感器以及 線發(fā)射模塊相連。。中繼單元包括無線發(fā)射模塊、嵌入式微控制器、GPRS模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、存 儲模塊和電源管理模塊；嵌入式微控制器分別與無線發(fā)射模塊、GPRS模塊、存儲模塊、顯示 模塊、鍵盤模塊以及電源管理模塊連接。遠程監(jiān)控單元含有連接到互聯網上的計算機，能實時收到中繼單元發(fā)來的數據， 并形成報表。低功耗處理器采用低功耗高性能的16位處理器MSP430F4250。嵌入式微控制器采 用高性能的32位處理器STM32F103。本實用新型可以完全采用現有模塊或器件作為相應單元，將其組合連接在一起即可實現上述技術方案，因此切實可行。本實用新型的優(yōu)點是(1)無線采集單元采取低功耗設計方案，電池供電，不需要 現場提供額外電源，這就避免了現場繁瑣的電纜布線，降低了成本，特別適合于油田采集點 分散且布線困難的特點；(2)遠程監(jiān)控單元可以遠離生產現場；(3)各采集單元對現場參數 實時采集與傳送，遠程監(jiān)控單元自動生成報表，有利于集中管理并極大地提高了工作效率。

圖1是本實用新型的結構框圖。圖2是無線采集單元的結構框圖。圖3是無線采集單元的電路圖。圖4是中繼單元的結構框圖。圖5是中繼單元的電路圖。
具體實施方式
實施例一本實施例是一種嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，如圖1所示，包括無線采集 單元1、中繼單元2和遠程監(jiān)控單元3 ；具有多個無線采集單元1，每個無線采集單元1對應 一個待采集的參數，多個無線采集單元1通過無線發(fā)射模塊與中繼單元2連接；中繼單元2 把每個無線采集單元1發(fā)來的數據打包后，通過GPRS模塊發(fā)送到遠程監(jiān)控單元3，遠程監(jiān) 控單元3把接收到的數據包先解包然后形成報表，也可以存儲起來。無線采集單元1如圖 2所示，包括無線發(fā)射模塊7、低功耗處理器5、傳感器6和電池管理模塊4 ；低功耗處理器5 分別和電池管理模塊4、無線發(fā)射模塊7以及傳感器6相連，電池管理模塊4同時和傳感器 6以及無線發(fā)射模塊7相連為其提供電源。中繼單元2如圖4所示，包括無線發(fā)射模塊10、 嵌入式微控制器11、GPRS模塊12、鍵盤模塊13、顯示模塊14、存儲模塊8和電源管理模塊 9 ；嵌入式微控制器11分別與無線發(fā)射模塊10、GPRS模塊12、存儲模塊8、顯示模塊14、鍵 盤模塊13以及電源管理模塊9連接。工作時，中繼單元2根據設定的采集時間間隔，定期通過無線發(fā)射模塊10向各采 集單元1發(fā)送數據采集命令；采集單元1收到該命令后，立即把傳感器6電源接通，待傳感 器6狀態(tài)穩(wěn)定后開始采集現場數據，最后把采集到的數據通過無線發(fā)射模塊7發(fā)送給中繼 單元2 ；當中繼單元2收到所有采集單元1發(fā)來的現場數據后，首先把這些數據按照一定的 格式打包，然后把打包后的數據存到存儲模塊8中供現場工作人員調用查看，最后再把打 包后的數據通過GPRS模塊12發(fā)送到遠程監(jiān)控單元3 ；遠程監(jiān)控單元3中的計算機連接到 互聯網上，能實時收到中繼單元2發(fā)來的數據，并形成報表。 無線采集單元的電路圖如圖3所示，3v電池通過電池插座Jl為低功耗處理器5和 無線發(fā)射模塊7供電。為了降低功耗增加采集單元的工作時間，低功耗處理器5平時進入 休眠狀態(tài)，而無線發(fā)射模塊7設置成定時喚醒狀態(tài)，即定期退出休眠進入無線接收狀態(tài)，若 在規(guī)定的喚醒時間內沒有收到數據，就再次進入休眠狀態(tài)。若無線發(fā)射模塊7在喚醒時間 內收到中繼單元2發(fā)來的命令時，通過管腳⑶00喚醒低功耗處理器5，進入數據采集處理 程序。此外低功耗處理器5通過其管腳P2. 1、電阻Rl和三極管Tl控制3v電池是否給傳
4感器6供電。當需要采集現場數據時，低功耗處理器5的管腳P2. 1輸出低電平，此時三極 管Tl導通，為后面的基準電壓芯片Ul提供工作電壓。基準電壓芯片Ul輸出1. 250V的基 準電壓，該電壓一方面給低功耗處理器5的內部AD提供參考電壓，另一方面通過后面的電 阻R2、R3、R4和運放芯片U2構成恒流源電路給傳感器U5提供恒定電流。當數據采集結束 后，低功耗處理器5的管腳P2. 1輸出高電平，三極管Tl截至，后面的基準電壓芯片Ul以及 傳感器U5停止工作，降低了整個系統(tǒng)的功耗。低功耗處理器5把采集到的數據打包發(fā)給中 繼單元2。中繼單元的電路如圖5所示，現場過來的24V電源通過電壓轉換芯片U7產生12V 的電壓給GPRS模塊12供電，此外12V電壓再通過電壓轉換芯片U8產生3. 3V的電壓給無線 發(fā)射模塊10、嵌入式微控制器11、顯示模塊14、鍵盤模塊13和存儲模塊8供電。嵌入式微 控制器11運行UC/0S-II操作系統(tǒng)，具有很好的實時性。當嵌入式微控制器11收到各無線 采集單元1發(fā)來的打包數據時，先把數據解包按照一定格式存到存儲模塊8中，再通過GPRS 模塊12把數據發(fā)到遠程監(jiān)控單元3?，F場操作員也可以通過操作鍵盤模塊13把各采集單 元1發(fā)來的歷史數據顯示在顯示模塊14上。本實用新型還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方 案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內。
權利要求嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于包括無線采集單元、中繼單元和遠程監(jiān)控單元；所述無線采集單元與中繼單元無線通信連接，用以采集油田數據并發(fā)送至中繼單元；所述中繼單元與遠程監(jiān)控單元無線通信連接，用以將油田數據打包后發(fā)送至遠程監(jiān)控單元生成報表數據。
2.如權利要求1所述的嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于所述無線采 集單元包括無線發(fā)射模塊、低功耗處理器、傳感器和電池管理模塊；所述低功耗處理器分別 和無線發(fā)射模塊、傳感器以及電池管理模塊相連，所述電池管理模塊與傳感器以及線發(fā)射 模塊相連。
3.如權利要求2所述的嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于所述的低功 耗處理器采用16位處理器MSP430F4250。
4.如權利要求1所述的嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于所述中繼單 元包括無線發(fā)射模塊、嵌入式微控制器、GPRS模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、存儲模塊和電源管 理模塊；所述嵌入式微控制器分別與無線發(fā)射模塊、GPRS模塊、存儲模塊、顯示模塊、鍵盤 模塊以及電源管理模塊連接。
5.如權利要求4所述的嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于所述嵌入式 微控制器采用32位處理器STM32F103。
6.如權利要求1所述的嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，其特征在于所述遠程監(jiān) 控單元含有連接到互聯網上的計算機。
專利摘要本實用新型屬于數據傳輸技術領域，是一種嵌入式油田數據遠程無線采集裝置，包括無線采集單元、中繼單元和遠程監(jiān)控單元；無線采集單元與中繼單元無線通信連接，用以采集油田數據并發(fā)送至中繼單元；中繼單元與遠程監(jiān)控單元無線通信連接，用以將油田數據打包后發(fā)送至遠程監(jiān)控單元生成報表數據。中繼單元根據設定的采集時間間隔，定期通過無線發(fā)射模塊向各采集單元發(fā)送數據采集命令；采集單元收到該命令后，開始采集現場數據，并把采集到的數據通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給中繼單元；中繼單元收到采集單元發(fā)來的現場數據后，把數據打包后通過GPRS模塊發(fā)送到遠程監(jiān)控單元。本實用新型無需現場繁瑣的電纜布線，并可對現場參數實時采集與傳送，工作效率高。
文檔編號H04L29/08GK201716840SQ20102021764
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權日2010年6月8日
發(fā)明者劉天民, 李春宇, 溫秀蘭, 牟弋, 王強, 蘇青, 郭婧, 黃家才 申請人:南京工程學院