一种钻探现场远程实时监控系统及其方法

本发明涉及钻探现场实时动态监控，更具体的说是涉及一种钻探现场远程实时监控系统及其方法。

背景技术：

1、钻探工程中信息内容涵盖范围广、信息量庞大，且随着现场采集数据量的增多以后，操作人员容易被海量数据淹没导致人为事故的发生。由于工作地点的原因，有线通讯技术受到地域限制，存在布线困难的情况，对有线网络有着极强的制约力，有线通信在区域内传输数据必须依赖于电缆，如果要实现远程数据传输，还需挖掘电缆沟，而采用无线数据传输方式则可以节省大量的投资。

2、随着钻探装备与技术正朝着智能化、数字化、信息化方向发展，国内外的智能化监控系统不断发展，目前，国外存在静态和实时钻井数据分析的智能系统用于在开发系统之间传输钻进数据，处理来自服务器的静态和实时钻进数据更新；还存在在数据远程传输软件支持下可远程实时计算钻井水力参数和钻具摩阻、扭矩；相比国外的一些钻井智能化系统，国内存在地质钻探过程状态检测app用于科学钻探工程现场，但是无线终端端远程监控未得到有效的推广。

3、然而，在钻探工程领域，通过无线传输网络，实现钻井数据实时采集、钻探工况远程监控、通信管理，以及对钻进过程中出现卡钻、井塌、井漏等异常情况预警均具有重要意义，而上述现有技术却并不能完成上述工作。

4、因此，如何提供一种基于android系统与多种无线通讯技术的钻探现场远程实时监控系统及其方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种钻探现场远程实时监控系统及其方法，目的在于解决现有钻探实时动态监控存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种钻探现场远程实时监控系统，包括：数据采集模块、无线传输模块、分析处理模块、云端服务器和无线终端监控模块并依次相连；

4、所述数据采集模块，用于录入钻机设备参数，并用于实时采集孔内数据和钻井液性能参数，并将解析后的孔内数据与实时采集到的所述钻井液性能参数打包整合后发送至所述无线传输模块；

5、所述无线传输模块，用于通过无线传输的方式将解析后的孔内数据与所述钻井液性能参数发送至所述分析处理模块；

6、所述分析处理模块，用于对实时采集到的数据进行整合分析处理，获取工程运行状态，若出现异常，则根据异常状况进行事故预警；

7、所述云端服务器，用于存储所述分析处理模块分析处理后的数据；

8、所述无线终端监控模块，用于通过获取所述云端服务器的数据，远程监控现场工程状况与人员动向。

9、优选的，所述数据采集模块包括：近钻头传感器、信号调制器、发射天线、接收天线、信号解调器、孔内数据采集单元和上位机ⅰ；

10、所述近钻头传感器设于螺杆钻具下方的近钻头测量短节内，用于获取孔内数据；

11、所述信号调制器，用于将所述孔内数据由数字信号转换为电磁信号；

12、所述发射天线，用于将转换后的所述电磁信号发送至所述接收天线；

13、所述接收天线，用于接收所述电磁信号；

14、所述信号解调器，用于对接收到的电磁信号进行解调；

15、所述孔内数据采集单元，用于将解调后的信号传输至地面的上位机ⅰ；

16、所述上位机ⅰ，用于将接收到的信号进行解析，并将解析后的数据发送至所述无线传输模块。

17、优选的，所述数据采集模块还包括：钻井液性能参数采集单元；

18、所述钻井液性能参数采集单元中包括管道和u型振动管，各个管道之间通过u型振动管进行连接，管道上依次安装有过筛网、消气器、固相含量测定仪、旋转粘度计、ph计和流量计，所述流量计连接有变送器；

19、过筛网用于过滤进入管道的钻井液，消气器用于避免夹气，固相含量测定仪用来分离和测定钻井液中水和固相体积，旋转粘度计和ph计分别用来测定钻井液粘度与ph值，流量计用于收集钻井液的密度、流量和温度信号；所述变送器与所述无线传输模块相连。

20、优选的，所述数据采集模块还包括钻机设备参数录入单元，用于录入钻机设备的相关参数。

21、优选的，所述无线传输模块包括微控制芯片mcu、zigbee单元、协调器、路由节点和本地服务器；

22、所述微控制芯片mcu与所述上位机ⅰ通过串口连接，用于获取所述上位机ⅰ所采集到的数据发送至所述zigbee单元，并控制所述zigbee单元收发数据；

23、所述zigbee单元与所述协调器相连，所述路由节点与本地服务器所述相连，所述zigbee单元接收数据，并根据所述微控制芯片mcu的指令请求加入对应的所述路由节点，所述协调器允许所述zigbee单元加入所述路由节点后，将采集到的数据转发至所述本地服务器；

24、所述本地服务器与所述分析处理模块通过网络连接，用于保存所采集到的数据。

25、优选的，所述分析处理模块设置于上位机ⅱ中；

26、所述分析处理模块从所述本地服务器中获取采集到的数据，经过分析处理，并将采集到的数据以及分析处理结果通过网络发送至所述云端服务器。

27、优选的，无线终端监控模块包括app前端界面和wifi模块；

28、所述app前端界面与所述wifi模块相连，所述wifi模块用于根据所述app前端界面的指令从所述云端服务器中获取数据；

29、所述app前端界面包括项目总览单元、项目基本信息单元、安全预警单元和动态监测单元；

30、所述项目总览单元用于信息总览和地图总览，信息总览包括获取施工成本估算信息、项目统计信息、日钻进量统计信息和警告数据信息，地图总览包括施工项目定位和完工项目定位；

31、所述项目基本信息单元用于获取钻孔基本信息和钻井液性能参数，钻孔基本信息包括钻孔编号、钻孔长度、钻孔孔径、方位角和倾角；所述钻井液性能参数包括钻井液密度、钻井液温度和钻井液电阻率；

32、所述安全预警单元用于获取异常状况信息进行事故预警，所述异常状况信息包括取心钻井异常数据、卡钻异常数据和完钻异常数据；

33、所述动态监测单元用于动态数据，动态监控工程运行状态，其中动态数据包括井下监控、司钻监控和钻井日报表。

34、优选的，无线终端监控模块包括后台管理系统；

35、所述后台管理系统与前端界面通过binder完成连接，前端界面通过intent启动所述后台管理系统；

36、所述后台管理系统中包括service组建，所述service组建启动后创建一个socket服务子线程与云端服务器实现网络通信，并将云端服务器返回的数据通过binder对象传递给前端界面；

37、所述后台管理系统发送指令通过所述云端服务器传输到所述本地服务器，所述本地服务器接收到命令后经过zigbee无线传输方式发送到对应的终端节点。

38、优选的，还包括现场远程监控模块；

39、所述现场远程监控模块包括互联网摄像头、人体红外传感器、报警器和路由器；

40、所述互联网摄像头，通过所述路由器与所述云端服务器相连，用于将收集到的图像信号和声音通过内部转换器全部转化为数据，经过路由器转发到云端服务器；

41、所述人体红外传感器和所述报警器相连，用于当夜间和较为恶劣的环境下，监测是否有外来人员进入钻探现场，启动报警器。

42、一种钻探现场远程实时监控方法，包括以下步骤：

43、s1.录入钻机设备参数，并实时采集孔内数据和钻井液性能参数，将解析后的孔内数据与实时采集到的所述钻井液性能参数打包整合；

44、s2.通过无线传输的方式发送解析后的孔内数据与所述钻井液性能参数；

45、s3.对实时采集到的数据进行整合分析处理，获取工程运行状态，若出现异常，则根据异常状况进行事故预警；

46、s4.云端服务器存储分析处理后的数据；

47、s5.通过获取所述云端服务器的数据，远程监控现场工程状况与人员动向。

48、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种钻探现场远程实时监控系统及其方法，具备以下有益效果：

49、(1)考虑到钻探现场工作环境，采用数据无线传输模式，减少电缆的布线问题。

50、(2)无线终端体积小，方便携带，在线用户可以随时随地的跟进项目的进展，获取孔内数据，远程监控钻探现场人员的动向。通过电脑和无线终端实时监测整个钻探的过程，深入挖掘钻探现场数据信息，减少人工干预，实现整个钻探现场从设备、技术、监控由自动化朝着智能化、信息化方向发展的最终目标。

51、(3)系统具备智能化特性，对于收集到异常数据及时反馈作业人员，分析复杂钻探施工过程中出现的卡钻、井塌、井喷等事故问题，启动现场报警器，提醒工作人员做出相应措施，避免因为数据量过大遗漏导致的失误，造成的材料浪费。异地人员也可以随时了解项目进展。