基于ARM和CDMA的油井工況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng).pdf

1、抽油機(jī)井工況監(jiān)測(cè)是石油生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據(jù)。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化石油生產(chǎn)的要求。將遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于油井工況監(jiān)測(cè)，可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和油田管理水平。針對(duì)目前已有油井工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的不足，本文研制出一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機(jī)井工況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 示功圖是常用的用于判斷抽油機(jī)井工作

2、狀況的方法，它是抽油機(jī)光桿在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期中，光桿相對(duì)位移與載荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)的監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個(gè)周期的起始點(diǎn)，再利用拉線位移傳感器對(duì)一個(gè)周期中按時(shí)間等分的點(diǎn)的位移進(jìn)行標(biāo)定，既解決了拉線位移不能長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的問題，又保證了位移的精度。 本系統(tǒng)由工況傳感器、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)中心和手持機(jī)四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時(shí)獲取并

3、存儲(chǔ)示功圖數(shù)據(jù)，定時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中繼單元。由數(shù)據(jù)中繼單元將多個(gè)工況傳感器的示功圖數(shù)據(jù)集中后，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)所有示功圖數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析和打印，并可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持機(jī)用于對(duì)工況傳感器進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定，并可以現(xiàn)場(chǎng)獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設(shè)計(jì)方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內(nèi)核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數(shù)傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲(chǔ)器

4、，增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。CDMA模塊采用基于CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的H7710，組成高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化設(shè)計(jì)思想，既考慮到各模塊功能的實(shí)現(xiàn)，又兼顧了系統(tǒng)總體的協(xié)調(diào)性。本系統(tǒng)軟件由工況傳感器軟件、手持機(jī)軟件、數(shù)據(jù)中繼單元軟件及數(shù)據(jù)中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機(jī)軟件和數(shù)據(jù)中繼單元軟

5、件由ADS集成開發(fā)環(huán)境編寫，并由AXD仿真調(diào)試器生成可執(zhí)行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行于服務(wù)器/客戶機(jī)工作模式，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)中。 通訊網(wǎng)絡(luò)由無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)組成，工況傳感器與數(shù)據(jù)中繼單元組成無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，采用ISM工作頻段，實(shí)現(xiàn)近距離無線通訊。數(shù)據(jù)中繼單元作為無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)的中心

6、節(jié)點(diǎn)，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心通信處理機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。 本系統(tǒng)首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)抽油井工況長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；利用ARM單片機(jī)作為微處理器，低功耗電路設(shè)計(jì)，低功耗工作模式，延長(zhǎng)了電池的壽命；無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，兼具無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，降低了整個(gè)系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行費(fèi)用；數(shù)據(jù)中心采用服務(wù)器/客戶機(jī)工作模式，便于用戶共享數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)的各部