专利名称：地电位动态监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于地球物理测量，尤其是地电位和高密度电法动态或静态监测。
背景技术：
目前，国内外除自喷油井外绝大多数采油都用注水方式进行开发，注水开发的产量占全国原油产量的93％，对注水开发非均质油藏而言，了解和掌握注入水的运动方向和推进速度、注入水朝哪个方向推进、主力注水方位如何、注水前缘位于何处，了解和掌握不同油层或同一油层的不同部位的水淹特征，是合理部署注采井网、研究剩余油的分布规律、挖掘剩余油、提高最终采收率、提高注水开发水平的基本要求。剩余油地电位动态监测系统是实现上述基本要求目的的有效方法。
现有低电位测量仪器仅能测量井口周围一定范围的地电位，并需要逐点的移动测量电极，所测得的地电位不可避免的会受到自然电位的影响，导致测量质量无法保证，而且如果测量中出现错误数据，补救工作也比较困难；另外，工作量也较大。近年来，国内外有些仪器采用了多电极同时测量，如加拿大研制的IPRF-1和IPRF-2型地电位测量仪器，电极的联接方式大都为通过带有工作电源线及通讯线的多芯电缆，系统功耗大，信号易受干扰，而且随着距离的增大，通讯效率也会降低，影响系统的可靠性，导致无法实现远距离的控制与信号传输。同时，电极与电缆的体积和重量也使野外布线工作非常困难。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、价格低，无需通过多芯电缆供电和数字通讯，可进行远距离控制的地电位动态监测系统。
本发明的目的是通过以下方式实现的由上位机1经USB总线2连接开关控制器3，开关控制器3通过1至N条网络电缆4以串行方式连接1至N个.电极转换开关5。
本发明的目的还可以通过以下方式实现电极转换开关5是由磁保持继电器电路7通过1至N条网络电缆4与连接器10连接，磁保持继电器电路7连接保护电路9和电极6构成。
开关控制器3是由MPU17与I/O口扩展电路18连接，经脉冲产生电路19与连接器10连接，MPU17一路经A/D转换电器21与连接器10连接，另一路经瞬时大功率供给电路20与连接器10连接构成。
网络电缆4是由检测线11、复位线12、控制线I 13、控制线II 14、地线15和信号线16组成。
有益效果不必为电极转换开关提供电源，不需与电极转换开关之间进行数字通讯，实现了多路远距离的电极转换和远距离控制的地电位动态监测，并可准确检测电极接入位置，系统体积小，重量轻，施工方便。
附图及
图1是本发明的智能电极转换装置框图。
图2是电极转换开关结构示意图。
图3是开关控制器结构示意图。
1.上位机，2.USB总线，3.开关控制器，4.网络电缆，5.电极转换开关，6.电极，7.磁保持继电器电路，8.检测电阻，9.保护电路，10.RJ-45接口，11.检测线，12.复位线，13控制线I，14控制线II，15地线，16信号线，17MPU，18.I/O口扩展电路，19.脉冲产生电路，20.瞬时大功率供给电路，21A/D转换电路，22.参考电阻，23.开关电源。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说详细明由上位机1经USB总线2连接开关控制器3，开关控制器3通过1至N条网络电缆4以串行方式连接1至N个电极转换开关5。
电极转换开关5是由磁保持继电器电路7通过1至N条网络电缆4与连接器10连接，磁保持继电器电路7连接保护电路9和电极6构成。
开关控制器3是由MPU17与I/O口扩展电路18连接，经脉冲产生电路19与连接器10连接，MPU17一路经A/D转换电器21与连接器10连接，另一路经瞬时大功率供给电路20连接构成。
网络电缆4是由检测线11，复位线12，控制线I 13，控制线II 14，地线15和信号线16组成。
电极转换开关5的核心是磁保持继电器电路7，用于控制开关5与电缆4的连接与断开，磁保持继电器电路7在吸合时以200mW功率的脉冲触发驱动主线圈，吸合后触点的工作状态则保持锁定，继电器稳定工作时其线圈不耗电，需要释放时则在副线圈上施加一个同样的脉冲即可使触点释放，在整个自锁、释放过程中所需能耗很小，且平时不耗电；检测电阻8为电极位置检测电路提供分压电阻，保护电路9防止损坏磁保持继电器电路7所设计，连接器10为RJ-45接口，连接网络电缆4。
电极转换开关5的控制，是在复位线12和地线15之间施加一幅度为5V脉宽大于20ms的正脉冲信号，磁保持继电器电路7中的副线圈得电，所有的开关复位。通过分别检测检测线11和控制线I 13、检测线11和控制线II 14两个回路的端阻抗确定复位是否正确，检测时地线15需要断开。检测信号线16与电极6连接，检测信号线16上的信号即为电极6上的信号。在控制线I 13和地线15之间施加同样的的脉冲，磁保持继电器电路7主线圈得电，继电器吸合。通过检测检测线11和控制线I 13、检测线11和控制线II 14两个回路的端阻抗确定是否吸合，检测时需要断开地线15。为防止误触发，交替在控制线I 13、控制线II 14施加脉冲，则控制电极转换开关5逐个闭合。
开关控制器3包括MPU17集成了8051微控制器，它不仅具有USB传输控制器，实现与上位机之间的USB通讯，而且用以控制各部分电路的工作，与I/O口扩展电路18连接。I/O口扩展电路18由FPGA实现扩展I/O控制口线。脉冲产生电路19由开关管和普通继电器实现，与I/O口扩展电路18连接，由FPGA进行控制，产生触发磁保持继电器电路7的脉冲。瞬时大功率供给电路20由普通继电器和法拉电容实现，集成的8051控制器通过控制普通继电器来控制对法拉电容的充电，为向远距离的电极转换开关5发送控制脉冲提供瞬时能量。A/D转换电路21，通过检测参考电阻22和检测电阻8之间的电压，可以确定参考电阻22和检测电阻8的比例关系，从而确定接入网络电缆4的电极6的位置。开关电源23为整个开关控制器3提供电源。
每条测线上可设有1至N个电极转换开关5，开关通过网络电缆4以串行方式连接开关控制器3，开关控制器3并行可接1至N条网络电缆4，上位机1通过USB总线2向开关控制器3发送命令及读取电极6的状态信息。系统不必为电极转换开关5提供电源，不需与电极转换开关5之间进行数字通讯，上位机1控制1至N路中任意一条测线上某个电极转换开关5的闭合，并可准确检测电极6接入位置，同时动态显示各个电极转换开关5的状态。
上位机1可以是台式机，也可以是笔记本电脑或PDA。
权利要求
1.一种地电位动态监测系统包括上位机(1)和电极(6)，其特征在于，由上位机(1)经USB总线(2)连接开关控制器(3)，开关控制器(3)通过1至N条网络电缆(4)以串行方式连接1至N个.电极转换开关(5)。
2.按照权利要求1所述的地电位动态监测系统，其特征在于，电极转换开关(5)是由磁保持继电器电路(7)通过1至N条网络电缆(4)与连接器(10)连接，磁保持继电器电路(7)连接保护电路(9)和电极(6)构成。
3.按照权利要求1所述的地电位动态监测系统，其特征在于，开关控制器(3)是由MPU(17)与I/O口扩展电路(18)连接，经脉冲产生电路(19)与连接器(10)连接，MPU(17)一路经A/D转换电器(21)与连接器(10)连接，另一路经瞬时大功率供给电路(20)与连接器(10)连接构成。
4.按照权利要求1、2所述的地电位动态监测系统，其特征在于，网络电缆(4)是由.检测线11、复位线12.、.控制线I 13、控制线II 14、地线15和信号线16组成。
全文摘要
本发明涉及一种主要用于地球物理测量，尤其是地电位或高密度电法动态或静态监测的地电位动态监测系统。由上位机、开关控制器、网络电缆、电极转换开关构成。每条测线上可设有1至N个电极转换开关，开关通过网络电缆以串行方式连接开关控制器，开关控制器并行可接1至N条网络电缆，上位机控制1至N路中任意一条测线上某个电极转换开关的闭合，并可准确检测电极接入位置，同时动态显示各个电极转换开关的状态。不必为电极转换开关提供电源，不需与电极转换开关之间进行数字通讯，实现了多路远距离的电极转换和远距离控制的地电位动态监测，并可准确检测电极接入位置，系统体积小，重量轻，施工方便。
文档编号E21B47/12GK1932530SQ200610017169
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月12日 优先权日2006年9月12日
发明者林君, 邵雷, 韦建荣, 武子玉 申请人:吉林大学