一种基于无人机的抽油机井设备智能监测装置

1.本实用新型涉及油井使用的辅助设备技术领域，特别是一种基于无人机的抽油机井设备智能监测装置。


背景技术：

2.在石油采集生产中，各抽油机井分布在油田各采油场，其一般处于无人值守工作状态，为了保证其正常工作，现有技术中，相关部门一般会定时或不定时安排相关巡查员对各抽油机井进行人为巡查(巡查每个抽油机井相关设备安装的各传感器数据)，对出现问题的设备进行调试或维修，进而保证相关设备正常采油工作。受到抽油机井分布广泛且现场交通条件不好影响，人为方式巡查各抽油机井配套的设备工况，不但会给工作人员带来不便，且也增加相关方的人工费用支出，因而存在较大的弊端。
3.实际上抽油机井的设备工作性能是否正常数据，很大程度上反映在抽出位于输油管内的油压及流量、抽油机是否对抽油杆施加作用力以及抽油杆的温度数据变化、电机是否转动数据，当油压及流量相较于常值减少或消失时、代表设备工作不正常，当抽油机经钢绳等作用于抽油杆的作用力消失时、代表抽油机故障或者钢绳等断裂损坏等，当抽油杆温度过高时、代表抽油杆附件损坏和垂直于地面之间的采油管内侧摩擦(抽油杆发生偏磨)造成温度过高等，当电机不转动时、代表电机故障或者控制其工作的电控开关故障等。综上所述，提供一种不需要人为进行巡查，能将各传感器数据通过无线方式远传，远端人员能通过无人机作为中继方式接收相关数据，进而能有效掌握现场各设备工况的监控装置显得尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中由于技术所限，是通过人为方式对抽油机井各采油设备性能进行巡查，会给工作人员带来不便，增加了相关方人工费用支出的弊端，本实用新型提供了基于安装在每个抽油机井相关设备处的多种传感器及数据传输机构进行多种数据的采集，且远端技术人员能方便通过现有成熟的无人机技术，远程控制无人机分别到相应每个抽油机井上端，采集及中继，相关设备采集到的数据到远端，保证各数据的有效远传，为远端相关人员不到现场就能采集各种数据起到了有利技术支持，由此给相关人员带来了便利，且减少了人工费用支出的一种基于无人机的抽油机井设备智能监测装置。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种基于无人机的抽油机井设备智能监测装置，包括无人机本体、电源模块、数据采集机构、数据接收机构、摄像机、gprs模块、电机检测机构、压力采集传感器、流量采集传感器，其特征在于还具有温度采集电路、负荷采集机构；所述流量采集传感器的进液端及出液端串联在抽油机井的出油管和输油管之间，压力采集传感器的进液管安装在出油管上；所述温度采集电路包括热敏电阻和电阻，热敏电阻安装在抽油机井的抽油杆侧端；所述负荷采集机构包括拉力传感器和电阻，拉力传感器上端及下端经闭柔性绳串联在抽油机井的
抽油臂和抽油杆之间；所述电机检测机构包括磁铁和发电线圈、控制电路，磁铁安装在抽油机井的齿轮箱皮带轮后侧端，发电线圈安装在齿轮箱前侧端；所述摄像机安装在无人机本体的下端；所述电机检测机构、压力采集传感器、流量采集传感器、温度采集电路、负荷采集机构的信号输出端和数据采集机构的多路信号输入端分别电性连接，摄像机、数据接收机构的信号输出端和gprs模块的信号输入端电性连接。
7.优选的，所述数据采集机构、数据接收机构结构及功能一致，是无线数据收发传输组件。
8.优选的，所述压力采集传感器是压力变送器；流量采集传感器是电磁流量计。
9.优选的，所述控制电路包括电性连接的整流桥堆、电容和电阻，并和发电线圈电性连接，发电线圈首尾两端分别和整流桥堆两个电源输入端分别连接，整流桥堆正极电源输出端和电容正极、电阻一端连接，整流桥堆负极电源输出端和电容负极连接。
10.优选的，所述压力采集传感器的信号输出端和配套电阻一端电性连接，流量采集传感器的信号输出端和配套电阻一端电性连接；温度采集电路的热敏电阻另一端和配套电阻一端电性连接；拉力传感器的信号输出端和配套电阻一端电性连接。
11.本实用新型有益效果是：本实用新型基于安装在每个抽油机井相关设备处的电机检测机构、压力采集传感器、流量采集传感器、温度采集电路、负荷采集机构及无人机上的摄像机，分别采集抽油机井处相关设备的电机是否转动数据、出油管油压及流量是否正常数据、抽油杆温度是否正常数据，并采集现场的视频数据，远端技术人员能方便通过现有成熟的无人机技术，远程控制无人机分别到相应每个抽油机井上端，多种数据经数据采集机构、数据接收机构中继接收，然后通过gprs模块远传，为远端相关人员不到现场经现有成熟的物联网数据接收技术，就能了解各种数据起到了有利技术支持，保证了采油机机井的正常工作，并给相关人员带来了便利，且减少了人工费用支出。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。
附图说明
12.以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。
13.图1是本实用新型结构示意图。
14.图2、3是本实用新型电路图。
具体实施方式
15.图1、2、3中所示，一种基于无人机的抽油机井设备智能监测装置，包括具有远程无线控制功能的无人机本体1、电源模块u1、数据采集机构u5、数据接收机构u6、具有rs485数据端口的摄像机sx、gprs模块u7、电机检测机构、压力采集传感器u2、流量采集传感器u3，还具有温度采集电路、负荷采集机构；流量采集传感器u3的进液端及出液端经管道及管道接头串联在抽油机井的出油管2和输油管之间，压力采集传感器u2的进液管经外螺纹旋入出油管上端内螺纹内进而安装在出油管2上、且进液管和出油管内互通；温度采集电路包括热敏电阻rt和电阻r2，热敏电阻rt用螺杆螺母固定夹安装在抽油机井的抽油杆3上端右侧且感温面紧贴抽油杆3；负荷采集机构包括拉力传感器u4和电阻，抽油机井的钢丝拉绳4分为两段，拉力传感器u4上端的固定座和上段钢丝拉绳4(上端和抽油臂下端安装在一起)的下
端经固定夹螺杆螺母安装在一起，下段钢丝拉绳4上端和拉力传感器u4下端的固定座经固定夹螺杆螺母安装在一起，下段钢丝拉绳4下端和抽油杆3上端经螺杆螺母固定夹安装在一起；电机检测机构包括环形磁铁5和发电线圈m、控制电路6，环形中空磁铁5用胶粘接等固定安装在抽油机井的齿轮箱皮带轮7的后侧端，发电线圈m经螺杆螺母安装在齿轮箱8前左外侧端、且发电线圈m位于磁铁5的后端两者间隔3毫米；摄像机sx安装在无人机本体1的下端外且镜头朝下；电源模块u1、数据采集机构u5、控制电路6、温度采集电路机的电阻r2、负荷采集机构的电阻r4、流量采集传感器的电阻r3、压力采集传感器的电阻r1安装在元件箱9内电路板上，元件箱9经螺杆螺母安装在抽油机井电控箱内，数据接收机构u6、gprs模块u7安装在无人机本体1的元件仓内。
16.图1、2、3中所示，电源模块u1是型号220v/12v/1kw的交流220v转直流12v开关电源模块成品；数据采集机构u5、数据接收机构u6是型号lr100无线数据收发传输组件成品(空旷地带无线数据收发距离是5km左右)，无线数据收发传输组件具有多路模拟量信号输入端口及rs485数据端口，工作时能将多种数据处理后经无线方式传输、还能接收同型号无线数据收发传输组件发出的无线数据；摄像机sx是型号cz001的具有rs485数据端口的摄像机成品。gprs模块u7型号是brw100-300，gprs模块成品u7上有两个电源输入端、一路信号输入端；压力采集传感器u2是型号sin-p300压力变送器成品，其具有两个电源输入端、一个信号输出端，工作时监测的管道内液体压力不同3脚会输出动态变化的模拟量电压信号；流量采集传感器u3是电磁流量计成品，其具有两个电源输入端、一个信号输出端，工作时监测的管道内液体流量不同3脚会输出动态变化的模拟量电压信号。控制电路包括经导线连接的整流桥堆u6、电容c和电阻r5，并和发电线圈m经导线连接，发电线圈m由绝缘绕制在硅钢片组上的多匝漆包线组成，发电线圈m首尾两端分别和整流桥堆u6两个电源输入端1及2脚连接，整流桥堆u6正极电源输出端3脚和电容c1正极、电阻r5一端连接，整流桥堆u6负极电源输出端4脚和电容c1负极连接。压力采集传感器u2的信号输出端3脚和配套电阻r1一端经导线连接，流量采集传感器u3的信号输出端3脚和配套电阻r3一端经导线连接；温度采集电路的热敏电阻rt另一端和配套电阻r2一端经导线连接；拉力传感器u4的信号输出端和配套电阻r3一端经导线连接。
17.图1、2、3中所示，电源模块u1的电源输入端1及2脚和交流220v电源两极分别经导线连接，电源模块u1的电源输出端3及4脚和数据采集机构u5的电源输入端1及2脚、电机检测机构的电源输入端整流桥堆u6的4脚、压力采集传感器u2的电源输入端1及2脚、流量采集传感器u3的电源输入端1及2脚、温度采集电路的电源输入端热敏电阻rt另一端、负荷采集机构的电源输入端拉力传感器u4的1及2脚分别经导线连接，电机检测机构的信号输出端电阻r5另一端、压力采集传感器的信号输出端电阻r1另一端、流量采集传感器的信号输出端电阻r3另一端、温度采集电路的信号输出端电阻r2另一端、负荷采集机构的信号输出端电阻r4另一端和数据采集机构u5的五路信号输入端7脚、6脚、5脚、4脚、3脚分别经导线连接，数据接收机构u6、摄像机sx、gprs模块u7的电源输入端1及2脚和无人机本体上蓄电池g两极分别经导线连接，摄像机sx、数据接收机构u6的信号输出端和gprs模块u7的两路信号输入端分别经导线连接。
18.图1、2、3中所示，220v电源进入电源模块u1的电源输入端后，电源模块u1的3及4脚输出直流12v直流电源进入数据采集机构u5、电机检测机构、压力采集传感器u2、流量采集
传感器u3、温度采集电路、负荷采集机构的电源输入端，上述用电设备得电工作。无人机本体上蓄电池g输出的电源进入摄像机sx、数据接收机构u6的电源输入端后，上述用电设备得电工作。本新型工作时，压力采集传感器u2、流量采集传感器u3工作时，会分别采集抽油机井的出油管2内的油压及油量，油压及油量高时，压力采集传感器u2、流量采集传感器u3的3脚输出的电压信号经电阻r1、r3限流后进入数据采集机构u5的6及4脚信号电压相对高、反之相对低。当抽油杆在工作时温度低、热敏电阻rt的电阻值相对大，这样经热敏电阻rt、电阻r2降压限流后进入数据采集机构u5的5脚信号电压相对高、反之相对低。当抽油杆3正常被拉动时，拉力传感器u4受到的拉力相对大，这样其3脚输出的电压信号经电阻r4限流后进入数据采集机构u5的3脚信号电压相对高；当抽油杆3工作不正常不被钢丝绳(比如断裂)拉动时，拉力传感器u4受到的拉力相对小，这样其3脚经电阻r4限流后进入数据采集机构u5的3脚信号电压相对低。电机检测机构中，当抽油机井的电机正常工作驱动皮带轮7转动时，其后侧端的磁铁转动和发电线圈m产生切割磁力线作用，进而发电线圈m发出交流电源(一般3v左右)进入整流桥堆u6的电源输入端，进而整流桥堆u6的3及4脚输出直流电源(电容c1滤波)，直流电源经电阻r5限流进入数据采集机构u5的5脚；实际情况下，当抽油机井的电机工作不正常、不驱动皮带轮7转动时，其后侧端的磁铁不再转动，进而发电线圈m不再发出交流电源进入整流桥堆u5的电源输入端，进而不再输出电源进入数据采集机构u5的7脚。数据采集机构u5接收到压力、流量、温度、拉力、电机是否转动数据后，通过内部电路作用会将各数据通过无线方式发送出去，经后续到现场的无人机本体上的数据接收机构u6接收。
19.图1、2、3中所示，本新型使用时，远端工作人员能经无线方式控制无人机本体1飞行到各相关抽油机井的上空进行数据采集，并能通过摄像机sx采集相应区域的视频数据，数据采集机构u5接收到的压力、流量、温度、拉力，电机是否转动数据被数据接收机构u6接收后，和视频数据一起输送到gprs模块u7的信号输入端，gprs模块u7将数据经无线移动网络远传，远端技术人员不到现场情况下，经现有成熟的物联网数据接收技术，就能了解各种数据，从而在相应数据出现问题时，第一时间安排人员针对性进行检修等，保证了采油机机井的正常工作，并给相关人员带来了便利，且减少了人工费用支出。一个区域数据采集完后，远端技术人员又可无线控制无人机本体到下一个油井处进行数据采集。本新型采用的数据采集机构u5现场采集模拟量信号数据并经无线传输，数据接收机构u6接收相关数据并经rs485端口输出到gprs模块，摄像机输出rs485视频数据到gprs模块，gprs模块将各数据经无线移动网络远传，远端相关pc机或者智能手机接收各数据并显示是现有极为成熟的物联网数据收发技术，因此本新型只是利用上述成熟技术结合无人机技术实现了现场各数据的采集、传输及显示，上述数据采集、传输及显示并不在本新型保护范围之内。电路中，电阻r1、r2、r3、r4、r5阻值是100ω；电容c1是型号100μf/25v的电解电容。
20.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
21.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一
个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。