专利名称：防爆型无线绞车信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防爆型无线绞车信号采集装置，可用于油田绞车信号的 采集，属于绞车信号采集技术领域。
技术背景无线传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体，集传感与驱动控 制能力、计算机能力、通信能力于一身的资源受限的嵌入式设备，能够实时监测、 感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息，并对这些信息进行处理，传送 给需要这些信息的用户。绞车传感器作为油田钻井监测系统中的一个重要组成部分，对于数据的采集 传输都采用有线方式，是通过现场总线方式对绞车传感器实现远距离实时集中控制管理，即绞车传感器在实际应用中'，要Mii导线与监测中心的数据采集设备或 计算机系统相连接，不仅工作量大，而且安装和维护起来也需要大量的经费，同 时当监测对象位置改变或实际环境无法布线时，传输就不可能实现。 发明内容本实用新型的目的是提供一种采用无线传输的防爆型无线绞车信号采集装置。为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种防爆型无线绞车信号采 集装置，其特征在于，由至少一个无线绞车传感器节点通过无线传输与基站信号 接收部分连接。所述的无线绞车传感器节点包括安全隔离栅电路、微处理器U1、 RF收发模 块U3和电源电路U4，安全隔离栅电路分别与微处理器U1的1、 2、 3和11脚连 接，微处理器U1的40、 41脚与开关端口 JP1和电阻R1、开关端口JP2和R2连 接组成的程序烧写器连接，微处理器U1的14脚、26脚、27脚、30脚和36—39 脚分别与RF收发模块U3的7脚、9脚、8脚、12脚、和4一7脚连接，微处理 器U1的20、 34脚和21、 35脚与电容C14一C16并联，微处理器U1的32、 33
脚与晶振Yl并联，微处理器Ul的15脚与复位控制芯片U2和开关RESET并联， 微处理器U1的9一10脚分别与电容C11-C13连接，微处理器U1的4、 7脚与电 阻R3并联后与电阻R4连接，微处理器U1的5—6脚与电容C8—C10并联，电容 C9通过电阻R5、磁珠BEAD与电容C8连接，电源电路U4分别与全隔离栅电路、 微处理器Ul和RF收发模块U3连接。所述的基站信号接收部分包括微处理器模块U5、 RF收发模块U3和计算机 接口电路，微处理器模块U5的8、 9脚与串联的电容C5-C6连接后和晶振Yl 并联，微处理器模块U5的1、 5脚、11 — 12脚、17—18脚分别与计算机接口电 路连接，微处理器模块U5的11 — 12脚同时连接电阻R6和R7，微处理器模块 U5的10、 14、 13、 16、 22—24脚分别与RF收发模块U3的9—12脚、3—5脚 连接，微处理器模块U5的21脚与电容C4连接，RF收发模块U3的l一2脚与 电容C3连接，微处理器模块U5的18脚与RF收发模块U3的13脚连接后与计 算机接口电路连接。本实用新型将绞车传感器获得的脉冲电信号转换成需要的数字信号，同时利 用无线射频技术，将数据传输给基站，由基站经过数据判别运算，为用户提供相 关的技术参数和分析结果，由于无线绞车传感器节点结合了安全隔离栅和无线传 输方式，使得该产品可以在油田等具有爆炸性气体和无法布线的场合使用，同时 克服了不易增加新的绞车传感器或当多个用户使用同一绞车信号时，需重新布线 的弊端，使传感器更易安装和更换。本实用新型的优点是采用无线传输，安装和维护简单。
图1为防爆型无线绞车信号采集装置结构示意图； 图2为无线绞车传感器节点电路原路图； 图3为基站信号接收部分电路原路图；图4为无线绞车传感器节点发射电路MCU程序框图； 图5为基站接收电路MCU程序框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图1所示，为防爆型无线绞车信号采集装置结构示意图，所述的防爆型无 线绞车信号釆集装置由至少一个无线绞车传感器节点1通过无线传输与基站信 号接收部分2连接。如图2所示，为无线绞车传感器节点电路原路图，所述的无线绞车传感器节 点l包括安全隔离栅电路、微处理器U1、 RF收发模块U3和电源电路U4，安全 隔离栅电路分别与微处理器U1的1、 2、 3和11脚连接，微处理器U1的40、 41 脚与开关端口 JP1和电阻Rl、开关端口 JP2和R2连接组成的程序烧写器连接， 微处理器Ul的14脚、26脚、27脚、30脚和36—39脚分别与RF收发模块U3 的7脚、9脚、8脚、12脚、和4—7脚连接，微处理器U1的20、 34脚和21、 35脚与电容C14一C16并联，微处理器U1的32、 33脚与晶振Y1并联，微处理 器Ul的15脚与复位控制芯片U2和开关RESET并联，微处理器Ul的9一10脚分 别与电容C11-C13连接，微处理器Ul的4、7脚与电阻R3并联后与电阻R4连接， 微处理器Ul的5—6脚与电容C8—CIO并联，电容C9通过电阻R5、磁珠BEAD 与电容C8连接，电源电路U4分别与安全隔离栅电路、微处理器U1和RF收发模 块U3连接。Yl是微控制器的外接晶振，控制电路的时钟频率。U2是电路的复位控制芯 片，通过开关按钮实现对节点电路的复位，通过电阻R3、 R4，为产生一个外部 参考电压，实现对传感器模拟输入信号的比较，JP1、 Rl、 JP2和R2可连接程序 烧写器，实现对芯片程序的下载/调式与仿真，正常工作情况下，JP1与JP2断开。 电源端与地端之间所接的电容，为系统供电去耦电容，提高系统的抗干扰性。 BEAD是磁珠，为抗干扰元件，提高系统的抗干扰性。如图3所示，为基站信号接收部分电路原路图，所述的基站信号接收部分2 包括微处理器模块U5、 RF收发模块U3和计算机接口电路，微处理器模块U5的8、 9脚与串联的电容C5-C6连接后和晶振Y1并联，微处理器模块U5的1、 5脚、11 — 12脚、17—18脚分别与计算机接口电路连接，微处理器模块U5的11 —12脚同时 连接电阻R6和R7，微处理器模块U5的10、 14、 13、 16、 22—24脚分别与RF收发 模块U3的9-12脚、3—5脚连接，微处理器模块U5的21脚与电容C4连接，RF收发
模块U3的1 — 2脚与电容C3连接，微处理器模块U5的18脚与RF收发模块U3的13脚 连接后与计算机接口电路连接。所述的RF收发模块U3由射频收发芯片和SPI接口组成，微控制器U1所有配置 字都是通过SPI接口送给射频收发芯片，通过SPI接口正好实现该接口与微控制 器的电气连接，微控制器U5的22—24脚分别连接RF收发模块U3的3脚TXEN、 5脚 PWR和4脚TRX一CE实现对射频芯片工作模式进行控制，微控制器U5的14、 13脚和 16脚分别连接射频芯片的10脚MISO (主控输入受控输出)、ll脚MOSI (主控输出 受控输入)和12脚SCK (串行时钟)构成SPI接口电路，实现微控制器U5与RF收 发模块U3之间的数据通信。如图4所述，为无线绞车传感器节点发射程序框图，安全隔离栅将来自传感 器的A、 B相角差卯。的两路信号进行安全处理以后送到微处理器U1对信号进行 脉冲记数、适应性处理和数字滤波，微处理器U1负责对RF收发模块U3的初始化， 并由微控制器U1对转换后的数据进行判别，与前一次传感器输出信号比较，若 不同，则通过SPI接口，按时序把节点地址和发送数据传给RF收发模块U3。否则 保存数据。RF收发模块负责将信号传送给基站信号接收部分2，通过控制RF收发 模块U3实现数据的接收和发送等通信任务。图5为基站接收电路MCU程序框图；当基站信号接收部分2的RF收发模块 U3接收到不同区域内发送的射频信号后，进行解调，然后通过其SPI 口，以一 定的速率把数据移到微控制器U5内。同时微控制器U5利用外部接口电路，将数 字化传感器信号传输给计算机输出信号。整个系统的工作方式分为两种非实时监测和实时监测。非实时监测是指在一般情况下防爆型无线绞车信号采集系统利用部署在不 同区域内的无线传感器节点l，每隔一段时间，将釆集到的传感器信号，发送给 汇聚节点，汇聚节点对来自邻近传感器的数据进行处理，然后将结果发送到基站 信号接收部分2。实时监测是指当防爆型无线绞车信号采集系统内的无线传感器节点l检测到传感信号发生变化时，依据设定的策略对监测对象进行连续密集监测，并将监测结果经由汇聚节点进行预处理后立即发送给基站信号接收部分2。
由于传感器节点的电源电路主要依靠电池供电，为了保证各个传感器能量消 耗的均衡性，汇聚节点将由各个传感器节点轮流担当。
权利要求1.一种防爆型无线绞车信号采集装置，其特征在于，由至少一个无线绞车传感器节点(1)通过无线传输与基站信号接收部分(2)连接。
2. 根据权利要求1所述的防爆型无线绞车信号采集装置，其特征在于，所述的 无线绞车传感器节点(1)包括安全隔离栅电路、微处理器U1、 RF收发模块 U3和电源电路U4，安全隔离栅电路分别与微处理器U1的1、 2、 3和11脚连接， 微处理器U1的40、 41脚与开关端口JP1和电阻R1、开关端口JP2和R2连接组成 的程序烧写器连接，微处理器U1的14脚、26脚、27脚、30脚和36—39脚分别 与RF收发模块U3的7脚、9脚、8脚、12脚、和4—7脚连接，微处理器U1的20、 34脚和21、 35脚与电容C14一C16并联，微处理器U1的32、 33脚与晶振Y1并 联，微处理器U1的15脚与复位控制芯片U2和开关RESET并联，微处理器U1 的9一10脚分别与电容C11-C13连接，微处理器U1的4、 7脚与电阻R3并联后与 电阻R4连接，微处理器U1的5—6幽与电容C8'—C10并联，电容C9通过电阻R5、 磁珠BEAD与电容C8连接，电源电路U4分别与安全隔离栅电路、微处理器U1 和RF收发模块U3连接。
3. 根据权利要求l所述的防爆型无线绞车信号采集装置，其特征在于，所述的 基站信号接收部分(2)包括微处理器模块U5、 RF收发模块U3和计算机接口 电路，微处理器模块U5的8、 9脚与串联的电容C5-C6连接后和晶振Y1并联， 微处理器模块U5的1、 5脚、11一12脚、17—18脚分别与计算机接口电路连接， 微处理器模块U5的11一12脚同时连接电阻R6和R7，微处理器模块U5的10、 14、 13、 16、 22—24脚分别与RF收发模块U3的9一12脚、3 — 5脚连接，微处理 器模块U5的21脚与电容C4连接，RF收发模块U3的1一2脚与电容C3连接，微处 理器模块U5的18脚与RF收发模块U3的13脚连接后与计算机接口电路连接。
4. 根据权利要求2或3所述的防爆型无线绞车信号采集装置，其特征在于，所述 的RF收发模块U3由射频收发芯片和SPI接口组成。
专利摘要本实用新型涉及一种防爆型无线绞车信号采集装置，其特征在于，由至少一个无线绞车传感器节点通过无线传输与基站信号接收部分连接。所述的无线绞车传感器节点包括安全隔离栅电路、微处理器U1、RF收发模块U3和电源电路U4，所述的基站信号接收部分包括微处理器模块U5、RF收发模块U3和计算机接口电路，所述的RF收发模块U3由射频收发芯片和SPI接口组成。本实用新型的优点是采用无线传输，安装和维护简单。
文档编号G08C17/02GK201035730SQ20062004499
公开日2008年3月12日 申请日期2006年8月21日 优先权日2006年8月21日
发明者芸 夏, 袁建新 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油科技有限公司