一种井下环境监测控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明一种井下环境监测控制系统，属于油井安全监测技术领域；该系统包括监视屏、环网交换机、综合接入分站、井下安全阀、网络摄像仪和传感器，还包括排气设备、显示屏、地面交换机、综合通讯服务器和多媒体服务器；本发明能够对井下环境进行实时监测，以及时发现事故苗子，防息于未然，功能多样，还能够解决现有各厂家生产的监控装置通信协议互不兼容的问题，具有高度的稳定性、兼容性、拓展性和效率性，实用性强；本发明能够在第一风机损坏时自动切换至第二风机，给维修维护争取时间，保障井下环境安全。
【专利说明】
一种井下环境监测控制系统
技术领域
[0001]本发明属于油井安全监测技术领域，具体涉及一种井下环境监测控制系统。
【背景技术】
[0002]井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段;埋藏在地下千米或几千米的石油和天然气，是宝贵的地下资源，是国家现代化建设和人民物质文化生活与人类文明发展所不可缺少的重要资源;地下的石油宝藏，是通过花费相当代价钻凿通地下油层通到地面的岩石通道开采出来的，而油、水井在长期的生产过程中，不停顿地受到油气流的作用，受到为了维护正常生产所进行的修井作业，以及为了提高采收率进行的工艺改造措施的作用，使油井每时每刻都在发生着变化，逐渐老化，出现各种不同类型的故障，导致油水井不能正常生产，甚至停产；因此，必须对出现问题与故障的油水井进行井下作业，使油水井恢复正常生产。
[0003]井下作业是在野外进行，流动性大，环境艰苦，并且是多工种协作施工;石油、天然气、硫化氢等又是易燃、易爆的有毒物质，生产过程中事故隐患较多，危险性较大，如果防护措施跟不上，不仅影响生产进度和降低施工质量，还可导致职工体质下降，生命受到威胁；因此对井下的环境进行实时监测极为重要。目前的井下环境监控系统存在以下缺陷:功能单一，各厂家生产的监控装置通信协议互不兼容，可集成性差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种井下环境监测控制系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种井下环境监测控制系统，包括监视屏、环网交换机、综合接入分站、井下安全阀、网络摄像仪和传感器，还包括排气设备、显示屏、地面交换机、综合通讯服务器和多媒体服务器；
[0007]所述显示屏和地面交换机均设置在井上，显示屏连接至综合通讯服务器，用于显示综合通讯服务器的信息，综合通讯服务器还连接有为其供电的电源;所述多媒体服务器通过地面交换机与综合通讯服务器进行通讯连接，多媒体服务器还连接有监视屏；所述综合通讯服务器通过环网交换机分别连接至综合接入分站、井下安全阀、排气设备和网络摄像仪，综合接入分站与井下多个传感器相连，传感器将获取的感应信号发送给综合接入分站，综合接入分站将接收到的感应信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器;所述网络摄像仪共有多个，分别设置在井下各处，网络摄像仪将获取的视频信号经环网交换机发送至综合通讯服务器，综合通讯服务器将视频信号通过地面交换机发送给多媒体服务器，多媒体服务器将获取的视频信息显示在监视屏上。
[0008]所述的综合接入分站与传感器之间还设置有信号转换器，信号转换器将传感器的感应信号转换后传送至综合接入分站，综合接入分站再将转换后的信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器。
[0009]所述的传感器包括气体传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器、烟雾传感器和湿度传感器。
[0010]所述气体传感器包括甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、二氧化氮传感器。
[0011]所述的排气设备包括排气阀驱动模块、继电保护电路、第一风机和第二风机;所述排气阀驱动模块包括三极管Q4和连接端口 JP2，所述三极管Q4的基极经并联的电阻R13和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口 JPZ的第2管脚相接，连接端口 JP2的第I管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口 JP2的第2管脚相接;所述继电保护电路包括三极管Q5、连接端口 Vl和双刀双掷继电器Kl，所述三极管Q5的基极经电阻R19接地，三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管Dl的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器Kl的线圈的一端相接，双刀双掷继电器Kl的线圈的另一端、极性电容CS的正极和发光二极管Dl的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器Kl的一个动触点I与连接端口 Vl第2管脚相接，双刀双掷继电器Kl的另一个动触点2与连接端口 JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路的第一输出端为双刀双掷继电器KI的静触点3，所述继电保护电路的第二输出端为双刀双掷继电器KI的静触点4，所述继电保护电路的第三输出端为双刀双掷继电器Kl的静触点6，双刀双掷继电器Kl的静触点5悬空，双刀双掷继电器Kl的静触点6与三极管Q4的发射极相接，市电220V电源连接在连接端口 Vl上，第一风机连接在市电与继电保护电路的第一输出端之间，第二风机连接在市电与继电保护电路的第二输出端之间。
[0012]本发明的优点:
[0013]1、本发明能够对井下环境进行实时监测，以及时发现事故苗子，防息于未然，功能多样，还能够解决现有各厂家生产的监控装置通信协议互不兼容的问题，具有高度的稳定性、兼容性、拓展性和效率性；
[0014]2、本发明能够在第一风机损坏时自动切换至第二风机，给维修维护争取时间，保障井下环境安全。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种实施例的井下环境监测控制系统的结构框图；
[0016]图2为本发明一种实施例的排气设备的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0018]本发明实施例中，如图1和图2所示，一种井下环境监测控制系统，包括监视屏、环网交换机、综合接入分站、井下安全阀、网络摄像仪和传感器，还包括显示屏、地面交换机、综合通讯服务器和多媒体服务器，显示屏和地面交换机均设置在井上，所述显示屏连接至综合通讯服务器，用于显示综合通讯服务器的信息，综合通讯服务器还连接有为其供电的UPS电源，所述多媒体服务器通过地面交换机与综合通讯服务器进行通讯连接，多媒体服务器还连接有监视屏，在实际实施过程中，多媒体服务器与综合通讯服务器之间通过地面交换机进行交换共享，便于监视屏进行远程监控，另外，在应对突发事件时有利于多媒体服务器对综合通讯服务器进行适当控制；
[0019]本发明实施例中，所述综合通讯服务器通过环网交换机分别连接至综合接入分站、井下安全阀、排气设备和网络摄像仪，综合接入分站通过CAN总线与井下多个传感器相连，传感器将获取的感应信号发送给综合接入分站，综合接入分站将接收到的感应信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器，为了避免各个厂商之间通信协议不兼容的问题，本实施例中，所述综合接入分站与传感器之间还设置有信号转换器，信号转换器将传感器的感应信号转换后通过CAN总线传送至综合接入分站，综合接入分站再将转换后的信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器，所述传感器包括气体传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器、烟雾传感器和湿度传感器，所述气体传感器包括甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、二氧化氮传感器，用于对井下空气中的各种气体成分含量进行检测，避免超标，综合通讯服务器根据实际情况控制井下安全阀及排气设备的运行，以保证井下环境安全；
[0020]本发明实施例中，所述网络摄像仪共有多个，且设置在井下各处，网络摄像仪将获取的视频信号经环网交换机发送至综合通讯服务器，综合通讯服务器将视频信号通过地面交换机发送给多媒体服务器，多媒体服务器将获取的视频信息显示在监视屏上，从而组成远程视频监控系统，该系统从视频监控、值号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市矿井安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使矿井安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高矿井安全管理水平，利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对并下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防息于未然，也能为事后分析下故提供有关的第一手图像资料，另外矿井监管部门可以从省部管理中心远程监控井下状况提出整改方法减少事故隐息；
[0021]本发明实施例中，所述排气设备包括排气阀驱动模块、继电保护模块、第一风机和第二风机，所述排气阀驱动模块包括三极管Q4和连接端口 JP2，所述三极管Q4的基极经并联的电阻Rl 3和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口 JPZ的第2管脚相接，连接端口 JP2的第I管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口 JP2的第2管脚相接;所述继电保护电路包括三极管Q5、连接端口 Vl和双刀双掷继电器KI，所述三极管Q5的基极经电阻Rl 9接地，三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管Dl的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器Kl的线圈的一端相接，双刀双掷继电器Kl的线圈的另一端、极性电容CS的正极和发光二极管Dl的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器Kl的一个动触点I与连接端口 Vl第2管脚相接，双刀双掷继电器Kl的另一个动触点2与连接端口 JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路的第一输出端为双刀双掷继电器Kl的静触点3，所述继电保护电路的第二输出端为双刀双掷继电器KI的静触点4，所述继电保护电路的第三输出端为双刀双掷继电器KI的静触点6，双刀双掷继电器Kl的静触点5悬空，双刀双掷继电器Kl的静触点6与三极管Q4的发射极相接，实际使用中，市电220V电源连接在连接端口 Vl上，第一风机连接在市电与继电保护电路的第一输出端之间，第二风机连接在市电与继电保护电路的第二输出端之间，当气体传感器检测到环境中有害气体浓度没有超过提前设置的浓度闽值时，市电为第一风机供电，维持井下环境通风顺畅，当气体传感器检测到环境中有害气体浓度超过提前设置的浓度闽值时，若此时第一风机故障，继电器Kl跳闸，开关切换至市电为第二风机供电回路中，确保在一个风机故障的情况下，有备用风机使用，给维修维护争取时间，保障井下环境安全；
[0022]本发明能够对井下环境进行实时监测，以及时发现事故苗子，防息于未然，功能多样，还能够解决现有各厂家生产的监控装置通信协议互不兼容的问题，具有高度的稳定性、兼容性、拓展性和效率性;本发明能够在第一风机损坏时自动切换至第二风机，给维修维护争取时间，保障井下环境安全；
[0023]上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种井下环境监测控制系统，包括监视屏、环网交换机、综合接入分站、井下安全阀、网络摄像仪和传感器，其特征在于:该系统包括排气设备、显示屏、地面交换机、综合通讯服务器和多媒体服务器； 所述显示屏和地面交换机均设置在井上，显示屏连接至综合通讯服务器，用于显示综合通讯服务器的信息，综合通讯服务器还连接有为其供电的电源;所述多媒体服务器通过地面交换机与综合通讯服务器进行通讯连接，多媒体服务器还连接有监视屏；所述综合通讯服务器通过环网交换机分别连接至综合接入分站、井下安全阀、排气设备和网络摄像仪，综合接入分站与井下多个传感器相连，传感器将获取的感应信号发送给综合接入分站，综合接入分站将接收到的感应信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器;所述网络摄像仪共有多个，分别设置在井下各处，网络摄像仪将获取的视频信号经环网交换机发送至综合通讯服务器，综合通讯服务器将视频信号通过地面交换机发送给多媒体服务器，多媒体服务器将获取的视频信息显示在监视屏上。2.根据权利要求1所述的井下环境监测控制系统，其特征在于:所述的综合接入分站与传感器之间还设置有信号转换器，信号转换器将传感器的感应信号转换后传送至综合接入分站，综合接入分站再将转换后的信号通过环网交换机发送给综合通讯服务器。3.根据权利要求1或2所述的井下环境监测控制系统，其特征在于:所述的传感器包括气体传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器、烟雾传感器和湿度传感器。4.根据权利要求3所述的井下环境监测控制系统，其特征在于:所述气体传感器包括甲烧传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、二氧化氮传感器。5.根据权利要求1所述的井下环境监测控制系统，其特征在于:所述的排气设备包括排气阀驱动模块、继电保护电路、第一风机和第二风机;所述排气阀驱动模块包括三极管Q4和连接端口 JP2，所述三极管Q4的基极经并联的电阻R13和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口 JPZ的第2管脚相接，连接端口 JP2的第I管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口 JP2的第2管脚相接;所述继电保护电路包括三极管Q5、连接端口 Vl和双刀双掷继电器Kl，所述三极管Q5的基极经电阻R19接地，三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管Dl的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器Kl的线圈的一端相接，双刀双掷继电器Kl的线圈的另一端、极性电容C8的正极和发光二极管Dl的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器Kl的一个动触点I与连接端口 Vl第2管脚相接，双刀双掷继电器Kl的另一个动触点2与连接端口JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路的第一输出端为双刀双掷继电器Kl的静触点3，所述继电保护电路的第二输出端为双刀双掷继电器Kl的静触点4，所述继电保护电路的第三输出端为双刀双掷继电器KI的静触点6，双刀双掷继电器KI的静触点5悬空，双刀双掷继电器Kl的静触点6与三极管Q4的发射极相接，市电220V电源连接在连接端口 Vl上，第一风机连接在市电与继电保护电路的第一输出端之间，第二风机连接在市电与继电保护电路的第二输出端之间。
【文档编号】G01D21/02GK106066193SQ201610352049
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月25日 公开号201610352049.2, CN 106066193 A, CN 106066193A, CN 201610352049, CN-A-106066193, CN106066193 A, CN106066193A, CN201610352049, CN201610352049.2
【发明人】林琳, 王江, 张一辙
【申请人】辽宁工程技术大学