专利名称：基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，属于油井参数采集技术领域。
背景技术：
从90年代以来，油井的自动化和网络化管理的程度日益提高，但是由于油井大部分都分布在交通不便的野外且数量非常多，常规采用的油井数据采集方式大多需要巡井工人到现场进行抄表，这种方式不仅费时费力，增加维护成本；而且，由于一些人为因素有可能还会影响数据的准确性。虽然利用无线射频芯片作为油井数据采集的改进方式，使巡井人员可以远离油井进行数据采集和分析，但是这种方式还是需要人员到油井现场，且一次只能对少数油井的数据进行采集，工作效率还是很低。
实用新型内容本实用新型提供了一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，以解决现有的油井参数采集技术中存在的维护成本较高、准确性较差、工作效率较低的问题，为此本实用新型采用如下的技术方案一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，包括无线终端数据采集单元、无线通信网络和监测管理中心，无线终端数据采集单元包括采用高性能嵌入式处理器的主控模块、终端Zigbee传输模块、电能量芯片、温度传感器和压力传感器，电能量芯片的电能量信号输出端与主控模块的电能量信号输入端连接，温度传感器的温度信号输出端与主控模块的温度信号输入端连接，压力传感器的压力信号输出端与主控模块的压力信号输入端连接，主控模块的无线数据输入输出端与终端Zigbee传输模块的无线数据输入输出端连接；无线通信网络包括高性能ARM处理器构成的控制模块、GPRS数据传输模块和Zigbee数据传输模块，Zigbee数据传输模块的数据输入输出端与控制模块的Zigbee数据输入输出端连接，GPRS数据传输模块的第一数据输入输出端与控制模块的GPRS数据输入输出端连接；监测管理中心包括作为存储监测数据和告警信息的服务器和监控计算机，监控计算机的第一数据输入输出端与GPRS数据传输模块的第二数据输入输出端连接，监控计算机的第二数据输入输出端与服务器的数据输入输出端连接。本实用新型通过融合ZigBee和GPRS技术的特点和优势，结合高性能嵌入式处理器，构成油井远程无线监测管理系统，在监测管理中心就可以对监测的所有油井工作时的各种数据进行实时的主动和被动的采集，不但降低了数据采集成本，而且提高了数据采集的准确性和实时性，进一步提高了工作效率。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型的具体实施方式
提供的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统的结构示意图；图2是本实用新型的具体实施方式
提供的无线终端数据采集单元的电路原理图；图3是本实用新型的具体实施方式
提供的压力传感器的压力信号采集电路的原理图；图4是本实用新型的具体实施方式
提供的无线通信网络中继节点的电路原理图；图5是本实用新型的具体实施方式
提供的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统的软件系统的结构示意图；图6是本实用新型的具体实施方式
提供的监测管理中心主程序流程示意图；图7是本实用新型的具体实施方式
提供的整个系统的工作状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本具体实施方式
提供了的一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，如图I所示，包括无线终端数据采集单元、无线通信网络和监测管理中心，无线终端数据采集单元包括采用高性能嵌入式处理器的主控模块11、终端Zigbee传输模块12、电能量芯片13、温度传感器14和压力传感器15，电能量芯片13的电能量信号输出端与主控模块11的电能量信号输入端连接，温度传感器14的温度信号输出端与主控模块11的温度信号输入端连接，压力传感器15的压力信号输出端与主控模块11的压力信号输入端连接，主控模块11的无线数据输入输出端与终端Zigbee传输模块12的无线数据输入输出端连接；无线通信网络包括高性能ARM处理器构成的控制模块21、Zigbee数据传输模块22和GPRS数据传输模块23，Zigbee数据传输模块22的数据输入输出端与控制模块21的Zigbee数据输入输出端连接，GPRS数据传输模块23的第一数据输入输出端与控制模块21的GPRS数据输入输出端连接；监测管理中心包括作为存储监测数据和告警信息的服务器31和监控计算机32，监控计算机32的第一数据输入输出端与GPRS数据传输模块23的第二数据输入输出端连接，监控计算机32的第二数据输入输出端与服务器31的数据输入输出端连接。具体的，无线终端数据采集单元主要由主控模块11 (可采用STM32F103RBT6芯片)、终端Zigbee传输模块12 (可采用无线芯片CC2430)、用于三相电压、电流的电能量芯片13、温度传感器14和压力传感器15等组成。无线终端数据采集单元采集系统需要的监测数据和下发控制指令，同时各终端Zigbee传输模块12之间构成无线传感器网络，通过由Zigbee数据传输模块22和GPRS数据传输模块23构成的无线通信网络，将采集来的数据通过GPRS网络远程无线传输到监测管理中心，GPRS数据传输模块23可采用SM300模块。整个无线终端数据采集单元的电路结构如图2所示。以最新ARM内核CoteX-M3的STM32F103RBT6芯片为核心的终端数据采集单元可以完成单一油井数据采集需要的各种传感器的连接、数据的采集与存储；达到对油井运行时电压、电流、温度和压力等数据的采集和控制，通过RS-232接口可与计算机连接，通过上位机软件处理和存贮采集到的油井数据，并进行分析汇总和对远端进行必要的控制。无线终端数据采集单元可以对油井的各类运行数据进行主动采集，然后传输到监测管理中心进行分析和存储，并根据出现的异常数据情况，对远端的油井进行必要的检测和控制，为油井的正常运行提供数据方面的参考依据。由于抽油机使用的是工频50Hz，380V的三相电压，所以，电压电流监测电路是完成模拟电流、电压信号转换为数字信号，然后由单片机进行读取进行监测的一类电路。其主要包含电压互感器、电流互感器和电能量芯片等器件。控制系统中需要输入电流、电压两路模拟信号，因此要用多路模拟开关。此外由于采样的信号是一个快速变化的信号，因此在模拟开关和A / D转换芯片之前需加一个采样保持器。在采样电压信号时保持电流信号，这样才能保证米样的电压和电流信号为同一时刻的值。本具体实施方式
中对三相电压和电流有效值的计算，采用以下公式。计算电压有效值公式为
权利要求1.一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，包括无线终端数据采集单元、无线通信网络和监测管理中心，其特征在于，无线终端数据采集单元包括采用高性能嵌入式处理器的主控模块、终端Zigbee传输模块、电能量芯片、温度传感器和压力传感器，电能量芯片的电能量信号输出端与主控模块的电能量信号输入端连接，温度传感器的温度信号输出端与主控模块的温度信号输入端连接，压力传感器的压力信号输出端与主控模块的压力信号输入端连接，主控模块的无线数据输入输出端与终端Zigbee传输模块的无线数据输入输出端连接；无线通信网络包括高性能ARM处理器构成的控制模块、GPRS数据传输模块和Zigbee数据传输模块，Zigbee数据传输模块的数据输入输出端与控制模块的Zigbee数据输入输出端连接，GPRS数据传输模块的第一数据输入输出端与控制模块的GPRS数据输入输出端连接；监测管理中心包括作为存储监测数据和告警信息的服务器和监控计算机，监控计算机的第一数据输入输出端与GPRS数据传输模块的第二数据输入输出端连接，监控计算机的第二数据输入输出端与服务器的数据输入输出端连接。
2.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述主控模块采用STM32F103RBT6芯片。
3.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述终端Zigbee传输模块采用CC2430芯片。
4.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述电能量芯片采用ATT7022⑶芯片。
5.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述压力传感器采用HDP503压力传感器。
6.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述控制模块采用S3C2410芯片。
7.根据权利要求I所述的基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，其特征在于，所述GPRS数据传输模块采用SIM300模块。
专利摘要本实用新型提供了一种基于嵌入式技术和无线网络的远程油井监测管理系统，电能量芯片、温度传感器和压力传感器的信号输出端分别与主控模块的信号输入端连接，主控模块的数据输入输出端与终端Zigbee传输模块的数据输入输出端连接；Zigbee数据传输模块的数据输入输出端与控制模块的数据输入输出端连接，GPRS数据传输模块的数据输入输出端与控制模块的数据输入输出端连接；监控计算机的数据输入输出端与GPRS数据传输模块的数据输入输出端连接，监控计算机的数据输入输出端与服务器的数据输入输出端连接。本实用新型对监测油井工作时的数据进行实时的主动和被动的采集，降低数据采集成本，提高数据采集的准确性和实时性及工作效率。
文档编号G05B19/418GK202748664SQ201220494398
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者成宝芝, 刘开绪, 郭宗光, 郭险峰, 齐凤河 申请人:中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局