专利名称：一种钻井用组合油罐用油情况的监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻井领域的监测装置，尤其涉及一种钻井用组合油罐用油情 况的监测装置，实现对钻井用组合油罐的用油情况实时在线监测。
背景技术：
燃油在钻井成本中占较大的比重，一般钻井的井队配置有1 3个四五十立方的 油罐，对这些油罐中的柴油的使用情况大多采用人工记录的方式，缺乏科学管理，且偷盗柴 油现象较多。目前已有基于计算机的燃料用油情况监测系统，但是该系统并不适合在钻井现场 宽温、频繁运输、频繁拆卸的野外场合使用，而且成本高。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钻井用组合油罐用油情况的监测装置，适用于钻井 现场宽温、频繁运输、频繁拆卸、以及便携的野外场合，可实现对油罐用油的液位、体积、油 速、油耗等参数的计算、记录、回放、拷贝以及在发生异常用油时报警，达到对钻井用组合油 罐的用油情况的实时在线监测。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种钻井用组合油罐用油情况的 监测装置，其包含若干传感器单元，与该传感器单元连接的监测单元，以及为所述监测装 置提供工作电源的电源单元。所述的监测单元包含微控制器，分别与该微控制器连接的传感器总线采集模块、 电源管理模块和交互模块；所述的每个传感器单元分别对应安装在一个油罐上，并通过传感器总线采集模块 连接至微控制器；所述的电源单元与电源管理模块连接。所述的传感器单元包含安装于油罐的人孔板上方的隔爆液位传感器，和安装于 油罐出油孔处的隔爆温度传感器。所述的交互模块包含分别与微控制器连接的存储模块、报警模块、显示模块、USB 接口模块和输入模块。所述的电源管理模块包含微控制器，分别与该微控制器连接的电池电压检测模 块、充电电压检测模块、充电控制模块、电源变换电路和电池温度检测模块。该电源管理模 块的微控制器通过通信接口与监测单元的微控制器连接。所述的电源单元包含主交流电源和辅助电源。所述的主交流电源与电源管理模块的电源变换电路连接，为所述的监测装置提供 工作电源。所述的辅助电源为安装在防爆电池盒内的蓄电池，其通过电源电缆线分别与电源 管理模块的电池电压检测模块、充电电压检测模块、充电控制模块、电源变换电路和电池温度检测模块连接。本实用新型所提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，通过采集多个油罐的 燃料液位高度和燃料温度数据，利用油罐模型来计算燃料体积、燃料油耗和总油耗等实时 数据，并通过良好的人机交互模块进行显示、存储、拷贝、回放等功能，实现科学实时的监测 统计油罐的用油情况。本实用新型提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，适用宽温、频繁运输、频 繁拆卸的野外场合，具有不间断提供电源的功能，成本低，使用方便。
图1为本实用新型提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置的结构示意图。图2为本实用新型中监测单元的电路结构框图。图3为本实用新型中电源管理模块的电路结构框图。
具体实施方式
以下结合图1 图3，详细说明本实用新型的一个优选的实施例。如图1所示，为本实用新型所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置的结构示 意图。其包含若干传感器单元1，与该传感器单元1连接的监测单元2，以及为所述监测装 置提供工作电源的电源单元。所述的每个传感器单元1分别对应安装在一个油罐3上，多个传感器单元1即可 实现对多个油罐3用油情况的实时监测。该传感器单元1包含安装于油罐3的人孔板上 方的隔爆液位传感器11，和安装于油罐3出油孔处的隔爆温度传感器12。本实施例中，该 隔爆液位传感器11采用支持HART协议隔爆脉冲雷达液位计，用来采集油罐3的当前燃油 液位高度；该隔爆温度传感器12采用支持HART协议的隔爆温度传感器，用来采集油罐3的 当前燃油温度。如图2所示，所述的监测单元2基于嵌入式技术，包含微控制器21，分别与该微控 制器21连接的传感器总线采集模块22、电源管理模块23和交互模块。本实施例中，所述的 微控制器21是32位微控制器(本实施例中，采用型号为LPC2290的32位微控制器)。所述 的交互模块包含分别与微控制器21连接的存储模块对、报警模块25、显示模块26、USB接 口模块27和输入模块观。所述的若干传感器单元1分别通过传感器总线采集模块22连接至微控制器21，从 而将采集到的油罐3的当前燃油液位高度和燃油温度数据传输至微控制器21，并由该微控 制器21通过建立的油罐模型来计算油罐3的燃油体积、燃料油耗和总油耗等实时数据。本 实施例中，所述的传感器总线采集模块22采用HART网关。由所述的监测单元2的微控制器21计算得到的燃油体积、燃料油耗和总油耗等实 时数据，可及时对油罐3内的燃油进行补偿。该监测单元2的微控制器21还可计算得到燃油的当前油速，通过将正常用油的油 速和当前油速对比判断得出，当前油速是否处于异常用油的油速，从而判断得出当前油罐3 是否发生异常用油的情况，并通过报警模块25及时对外报警。所述的输入模块观可以通过按键输入当前油罐3的倾斜角度至微控制器21，由此微控制器21在计算上述油罐使用参数时可参考该倾斜角度的补偿，使得监测得到的数据 结果更准确。其中，油罐3的倾斜角度可以通过倾斜计来测量。所述的存储模块M用于存储由传感器单元1采集到的油罐3的当前燃油液位高 度和燃油温度。所述的显示模块沈用于显示回放当前监测计算得到的油罐参数数据，便于实时 观察。所述的USB接口模块27可将实时数据通过外部存储媒介(U盘)将油罐参数数据 拷贝。如图3所示，为所述的电源管理模块23的电路框图。其包含微控制器231 (本实 施例中，采用型号为MSP430F147的8位微控制器)，分别与该微控制器231连接的电池电压 检测模块232、充电电压检测模块233、充电控制模块234、电源变换电路235和电池温度检 测模块236。该微控制器231通过通信接口 237与监测单元2的微控制器21连接。所述的电源单元包含主交流电源41和辅助电源42。本实施例中，所述的主交流电 源41为AC220V士30%的交流电源，其与电源管理模块23的电源变换电路235连接，其将该 主交流电源41的电压进行AC/DC (交流变直流)转换后，为本实用新型的监测装置提供工 作电源，使其能在稳定电源下正常工作。所述的辅助电源42为安装在防爆电池盒内的8Ah 锂电池(即以8安培电流放电，可以放一小时的锂电池)，其通过电源电缆线分别与电源管理 模块23的电池电压检测模块232、充电电压检测模块233、充电控制模块234、电源变换电路 235和电池温度检测模块236连接。当由主交流电源41的AC220V士30%交流电源为所述监测装置供电时，电源管理模 块23的电池电压检测模块232采集辅助电源42的锂电池当前电量，如采集到的锂电池当 前电量较预先设定值低的话，则微控制器231控制充电控制模块234对辅助电源42的锂电 池进行充电，以保持当主交流电源41因故障等各种情况无法供电时，此时辅助电源42可以 接力通过电源变换电路235为监测装置提供电源，在防爆主仪表的功耗小于IOW的情况下， 本实施例所提供的8Ah锂电池可以保证钻井用组合油罐用油情况的监测装置在主交流电 源断电情况下仍能正常工作超过4小时，从而避免井场因没有电而无法对油罐进行监测的 情况发生。当然，可以通过配置不同的电池以作为辅助电源42来实现不同的不间断时间。在微控制器231控制充电控制模块234对辅助电源42的锂电池进行充电的过程 中，利用电池电压检测模块232检测锂电池的电压值，并且通过充电电压检测模块233检测 当前充电电压值；通过将充电电压减去电池电压，再除以它们的采样电阻，即可计算出当前 的充电电流值，用以更好的控制充电过程。本实施例中，所述的电池电压检测模块232和充 电电压检测模块233均由电阻电容构成。另外，在辅助电源42的供电过程中，微控制器231也同时控制电池温度检测模块 236 (本实施例中，采用PtlOO温度传感器)采集辅助电源42的锂电池的当前温度数据，以 及时监测锂电池的温度情况，以避免其温度过高。本实用新型所提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，通过采集多个油罐的 燃料液位高度和燃料温度数据，利用油罐模型来计算燃料体积、燃料油耗和总油耗等实时 数据，并通过良好的人机交互模块进行显示、存储、拷贝、回放等功能，实现科学实时的监测 统计油罐的用油情况。
5[0037]本实用新型提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，适用宽温、频繁运输、频 繁拆卸的野外场合，具有不间断提供电源的功能，成本低，使用方便。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求1.一种钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，包含若干传感器单元(1 )， 与该传感器单元(1)连接的监测单元(2)，以及为所述监测装置提供工作电源的电源单元；所述的监测单元(2)包含微控制器(21)，分别与该微控制器(21)连接的传感器总线采 集模块(22)、电源管理模块(23)和交互模块；所述的每个传感器单元(1)分别对应安装在一个油罐(3)上，并通过传感器总线采集 模块(22)连接至微控制器(21)；所述的电源单元与电源管理模块(23 )连接。
2.如权利要求1所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的传 感器单元(1)包含安装于油罐(3)的人孔板上方的隔爆液位传感器(11)；安装于油罐(3)出油孔处的隔爆温度传感器(12)。
3.如权利要求1所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的交 互模块包含分别与微控制器(21)连接的存储模块(24)、报警模块(25)、显示模块(26)、USB 接口模块(27 )和输入模块(28 )。
4.如权利要求1所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的电 源管理模块(23)包含微控制器(231)，分别与该微控制器(231)连接的电池电压检测模块 (232)、充电电压检测模块(233)、充电控制模块(234)、电源变换电路(235)和电池温度检 测模块(236)。
5.如权利要求4所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的电 源管理模块(23 )的微控制器(231)通过通信接口( 237 )与监测单元(2 )的微控制器(21)连接。
6.如权利要求5所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的电 源单元包含主交流电源(41)和辅助电源(42)。
7.如权利要求6所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的主 交流电源(41)与电源管理模块(23)的电源变换电路(235)连接，为所述的监测装置提供工 作电源。
8.如权利要求6所述的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，其特征在于，所述的 辅助电源(42)为安装在防爆电池盒内的蓄电池，其通过电源电缆线分别与电源管理模块 (23 )的电池电压检测模块(232 )、充电电压检测模块(233 )、充电控制模块(234 )、电源变换 电路(235 )和电池温度检测模块(236 )连接。
专利摘要本实用新型公开了一种钻井用组合油罐用油情况的监测装置，包含若干传感器单元，与该传感器单元连接的监测单元，以及为所述监测装置提供工作电源的电源单元。该监测单元包含微控制器，分别与该微控制器连接的传感器总线采集模块、电源管理模块和交互模块；每个传感器单元分别对应安装在一个油罐上，并通过传感器总线采集模块连接至微控制器；该电源单元与电源管理模块连接。本实用新型所提供的钻井用组合油罐用油情况的监测装置，适用于钻井现场宽温、频繁运输、频繁拆卸、以及便携的野外场合，可实现对油罐用油的液位、体积、油速、油耗等参数的计算、记录、回放、拷贝以及在发生异常用油时报警，达到对钻井用组合油罐的用油情况的实时在线监测。
文档编号G01F9/00GK201852612SQ20102058960
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者卢向东, 毕东杰 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司