，地面参数显示单元3的计算机31以EXCEL表格形式保存读取的参数测量数据。
[0061]如图5本发明一实施例的井下电源参数采集系统测试数据回放界面，测试条件为发电机转速3000RPM，采用4个直流-直流变换模块并联的方式，连接恒流型电子负载，第1组至第7组数据负载电流1A，第8组至第20组数据负载电流1.5A，每组数据依次显示测量时间-整流电压-输出电压-均流电流1至4-发电机转速-数据校验信息。
[0062]本系统工作时，当智能钻井工具处于地面测试阶段时，可通过串口通信单元25连接井下参数测量单元2和地面参数显示单元3，设置泥浆发电机11在不同转速下工作，电子测量、控制单元14连接恒流型电子负载，测试其在不同负载下的工作情况。使用地面参数显示单元3进行实时监测时，首先进行串口连接，串口连接成功后进行系统复位和时钟同步操作，可选择显示状态信息，点击参数显示中的“测试”按钮，则实时显示井下参数测量单元2的测量参数值，该测量参数值同时保存在井下参数测量单元2的参数存储单元24中，可通过内存管理单元34中的“内存读取”按钮获得井下参数测量单元2的参数存储单元24中的参数值，可通过内存管理单元34中的“内存存储”按钮将读取的参数值保存至计算机31中供后续分析使用；当智能钻井工具入井工作时，井下参数测量单元2中的参数测量单元22实时采集测量参数信息，处理器21在采样间隔到来时接收、处理测量参数并将其保存至参数存储单元24中，智能钻井工具出井后，通过串口通信单元25连接井下参数测量单元2和地面参数显示单元3，选择显示状态信息，可显示工具信息和存储状态，选择内存管理单元34中的“内存读取”按钮，可获得井下参数测量单元2的参数存储单元24中的参数值，选择内存管理单元34中的“内存存储”按钮将读取的参数值以EXCEL文件格式保存至计算机31中，供地面工作人员对井下电源的使用情况、故障原因进行分析。
[0063]本发明的目的在于为智能钻井工具的供电电源设计一种基于单片机的参数采集系统，由单片机控制完成对电源电压、回路电流、发电机转速等电源参数的采样、量化、存储和传输，可实现井下电源参数的实时采集、记录以及计算机中参数的显示、存储等功能，为工具电源的工作状况分析、故障处理提供客观、真实的数据依据，以保证智能钻井工具的安全、稳定运行，提高智能钻井工具的工作性能和使用寿命。
[0064]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于单片机的井下电源参数采集系统，其特征在于:所述的基于单片机的井下电源参数采集系统包括:井下参数采集单元(2)和地面参数显示单元(3)，其中:井下参数采集单元(2)为设置在智能钻井工具探管中的数据采集装置，其与井下电源系统(1)相连接，用于实时采集井下电源系统(1)的相关信息；井下参数采集单元(2)包括:处理器(21)、参数测量单元(22)、系统复位单元(23)、参数存储单元(24)、串口通信单元(25)和时钟同步单元(26);处理器(21)分别与参数测量单元(22)、系统复位单元(23)、参数存储单元(24)、串口通信单元(25)和时钟同步单元(26)相连接；地面参数显示单元(3)包括:计算机(31)、参数显示单元(32)、远程控制单元(33)、内存管理单元(34)和状态显示单元(35);其中:计算机(31)分别与参数显示单元(32)、远程控制单元(33)、内存管理单元(34)和状态显示单元(35)连接，计算机(31)通过RS-485串行通信接口与参数采集单元(2)中的串口通信单元(25)相连接。2.根据权利要求1所述的基于单片机的井下电源参数采集系统，其特征在于:所述的参数测量单元(22)包括:发电机转速测量单元(221)、整流电压测量单元(222)、均流电流测量单元(223)和输出电压测量单元(224)，其中:发电机转速测量单元(221)与泥浆发电机(11)的三相交流电能输出端的某一相连接，发电机转速测量单元对泥浆发电机(11)的相电压进行半波整流后转换成方波信号进行测量；整流电压测量单元(222)的输入端与整流滤波电路(12)的输出端连接，用于采集整流滤波电路(12)的输出电压信号；均流电流测量单元(223)的多个输入端分别与多个直流-直流变换电路(13)的输出端连接，用于采集各直流-直流变换电路(13)的输出电流信号；输出电压测量单元(224)的输入端同时与各直流-直流变换电路(13)的输出端连接，用于采集井下电源系统⑴的输出电压信息；发电机转速测量单元(221)、整流电压测量单元(222)、均流电流测量单元(223)和输出电压测量单元(224)的输出端均与处理器(21)连接。3.根据权利要求1所述的基于单片机的井下电源参数采集系统，其特征在于:所述的处理器(21)采用飞思卡尔公司的HC9S12系列单片机。4.一种如权利要求1所述的基于单片机的井下电源参数采集系统的控制方法，其特征在于:所述的井下电源参数采集单元(2)所采用的控制方法包括按顺序进行的下列步骤:步骤S201、初始设置:测量前，对处理器(21)自身参数进行设置，包括I/O 口、定时器、中断，并根据测量需求和参数存储单元(24)中存储芯片的大小设置参数采样的时间间隔；步骤S202、读取测量参数:在规定的采样时间到来时，处理器(21)通过参数测量单元(22)接收包括发电机转速、整流电压、输出电压、多路均流电流在内的测量参数信息； 步骤S203、测量参数转换:发电机转速参数为直流方波信号，处理器(21)设置为输入/输出端口下降沿计数，处理器(21)对上述直流方波信号进行滤波后统计采样时间间隔内下降沿数目，由此计算出发电机转速值，并对包括整流电压、输出电压、多路均流电流在内的模拟参数进行A/D转换； 步骤S204、误差补偿:在泥浆发电机(11)转速范围内计算参数测量值与真实值之间的误差，并利用最小二乘法进行误差补偿； 步骤S205、保存测量参数:处理器(21)读取时钟同步单元(26)的时间信息，将其作为存储参数和处理器(21)处理后的测量参数一起保存至参数存储单元(24)中。5.一种如权利要求1所述的基于单片机的井下电源参数采集系统的控制方法，其特征在于:所述的地面参数显示单元(3)所采用的控制方法包括按顺序进行的下列步骤: 步骤S301、串口参数设置:在地面参数显示单元(3)中设置串口参数，并进行串口通?目; 步骤S302、读取系统状态信息:利用内存管理单元(34)读取参数存储单元(24)中包括版本、工具编号、文件保存日期、采样时间间隔、数据帧数在内的状态信息，显示于状态显示单元(35)中； 步骤S303、系统工作状态判断:判断系统是否处于地面测试阶段，若处于地面测试状态，转步骤S304，否则，转步骤S306 ； 步骤S304、井下参数采集单元初始化:对智能钻井工具进行地面测试时，通过串口通信单元(25)实现井下参数采集单元(2)和地面参数显示单元(3)的信息交互，测试前利用远程控制单元(33)进行系统初始化和时钟同步操作，擦除参数存储单元(24)中存储芯片内的原有数据，保持井下参数采集单元(2)的时钟与计算机(31)的时钟一致； 步骤S305、实时显示测量参数:对智能钻井工具进行地面测试时，参数显示单元(32)实时显示井下参数采集单元(2)测量得到的参数值； 步骤S306、参数回放、存储:利用内存管理单元(34)通过串口通信单元(25)获得井下参数采集单元(2)中参数存储单元(24)内的数据，并对数据进行回放，最后保存为EXCEL表格形式。
【专利摘要】一种基于单片机的井下电源参数采集系统及控制方法。系统包括井下参数采集单元和地面参数显示单元，井下参数采集单元与井下电源系统相连接，包括处理器、参数测量单元、系统复位单元、参数存储单元、串口通信单元和时钟同步单元；地面参数显示单元包括计算机、参数显示单元、远程控制单元、内存管理单元和状态显示单元。本发明效果：在智能钻井工具的供电电源中，通过增设参数采集电路，可监测、记录井下电源系统的工作状态以及电源系统出现故障时各环节的电压、电流值变化情况，为智能钻井工具电源系统的故障分析、维修保养提供了客观、真实的测量数据，避免了仅依靠地面检测造成的故障误判、风险失察的隐患，缩短了智能钻井工具的维修保养周期。
【IPC分类】G01D21/02, G01R31/40
【公开号】CN105301514
【申请号】CN201510524071
【发明人】李绍辉, 魏庆振, 魏春明, 韩晓文, 郭佳, 金平, 白大鹏, 张猛, 李志广
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年8月24日