一种用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备，属于海上平台数据采集【技术领域】。所述设备包括便携式箱体、数据采集端、网关和数据处理端；数据采集端安装在便携式箱体内部，数据采集端和数据处理端分别通过无线通讯协议与网关连接；数据采集端包括电力数据采集设备、RS485数据总线、485转WiFi模块、温度及压力数据采集设备和流量数据采集设备；电力数据采集设备、温度及压力数据采集设备和流量数据采集设备分别通过RS485数据总线与485转WiFi模块电连接；485转WiFi模块通过无线通讯协议与网关连接。本实用新型能够实现多个海上平台的能耗数据采集，科学地分析出设备的能耗情况。
【专利说明】一种用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海上采油平台数据采集【技术领域】，特别涉及一种用于海上采油平 台遗耗数据综合米集的移动式设备。
【背景技术】
[0002]目前海上采油平台从未对各个环节的能源消耗进行过统计和分析，缺乏能源管理 理念，无法头现精细化地比较管理和单位产量能耗考核。海上采油平台现有的工艺数据采 集仪表通常是固定在特定的位置，长期采集重要数据，而对于一些非重要工艺参数却没有 相关的数据参数采集。每个采油平台都有自身的耗能特点，若每个采油平台都加装能耗数 据采集设备，则会耗费大量的人力、物力和资金。
[0003]目1^，我国还没有应用于海上采油平台能耗数据的便携式采集设备。随着我国对 海上石油开米力度的增加，勸海油田数量与日俱增。为此，开发一套便携式、可移动、测量简 便且不需要复杂连线的综合能耗数据米集设备是挖掘平台节能降耗潜力、评估平台用能现 状的必然需求。 实用新型内容
[0004]为了解决海上采油平台加装能耗数据采集设备投入成本高、提高海上采油平台精 细化能源管理水平，摸清海上采油平台的节能降耗潜力，本实用新型提供了一种用于海上 采油平台能耗数据综合采集的移动式设备，包括便携式箱体、数据采集端、网关和数据处理 端·，所述数据采集端安装在所述便携式箱体内部，所述数据采集端和数据处理端分别通过 无线通讯协议与所述网关连接；所述数据采集端包括电力数据采集设备、RS485数据总线、 485转WiFi模块、温度及压力数据采集设备和流量数据采集设备；所述电力数据采集设备、 温度及压力数据采集设备和流量数据采集设备分别通过所述RS485数据总线与所述485转 WiFi模块电连接；所述485转WiFi模块通过无线通讯协议与所述网关连接。
[0005] 所述电力数据采集设备包括电压分压电路、电流互感器、集成计量芯片、微控制 器、内部存储器、温补实时时钟和人机接口设备；所述集成计量芯片分别与所述电压分压电 路、电流互感器和微控制器电连接，所述微控制器分别与所述温补实时时钟、内部存储器和 人机接口设备电连接；所述微控制器包括485通信接口，并通过所述485通信接口及所述 RS485数据总线与所述485转WiFi模块电连接。
[0006] 所述集成计量芯片包括外部供电电路接口，并通过所述外部供电电路接口与外部 供电电路电连接。
[0007] 所述电力数据采集设备还包括停电抄表电池，所述停电抄表电池与所述微控制器 电连接。
[0008] 所述人机接口设备为LCD显示器。
[0009] 所述温度及压力数据采集设备包括温度传感器、压力传感器、温度信号处理器、信 号放大器、电源复位电路、微处理器和液晶显示器；所述温度传感器与温度信号处理器电连 接，所述压力传感器与信号放大器电连接；所述温度信号处理器通过RS485数据总线与所 述微处理器电连接；所述电源复位电路与所述微处理器电连接；所述微处理器与所述液晶 显示器电连接；所述微处理器包括485通信接口，并通过所述4 85通信接口及所述RS485数 据总线与所述485转WiFi模块电连接。
[0010] 所述流量数据采集设备包括超声波发射探头、第一功率放大器、低通滤波器、超声 波接收探头、第二功率放大器、带通滤波器、微处理器和液晶显示器；所述超声波发射探头 与所述第一功率放大器电连接，所述第一功率放大器与所述低通滤波器电连接，所述低通 滤波器与所述微处理器电连接；所述超声波接收探头与所述第二功率放大器电连接，所述 第二功率放大器与所述带通滤波电连接，所述带通滤波与所述微处理器电连接；所述微处 理器与所述液晶显示器电连接；所述微处理器包括485通信接口，并通过所述485通信接口 及所述RS485数据总线与所述485转WiFi模块电连接。
[0011] 所述网关为无线路由器或无线AP。
[0012] 所述数据处理端为笔记本型计算机、PDA、平板电脑或工控计算机。
[0013] 本实用新型提供的移动式设备，能够综合采集海上采油平台各耗能设备的能耗数 据，具有小尺寸封装、携带方便和防爆等优点，可实现无线通信功能；各种数据采集设备即 挂即用，接线简单，能够配合其他表计同时使用；通过将各数据采集设备所采集的数据与设 备的参数、工况相结合，可科学地分析出设备的能耗情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型实施例用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备的 结构原理框图；
[0015] 图2是本实用新型实施例便携式箱体的外观形状示意图；
[0016]图3是本实用新型用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备的典型应 用实例；
[0017]图4是本实用新型实施例温度及压力数据采集设备的俯视图；
[0018]图5是本实用新型实施例内插式热偶采集温度数据的连接示意图；
[0019]图6是本实用新型实施例采集温度及压力参数的电路原理框图；
[0020]图7是本实用新型实施例电力数据采集设备的接线示意图；
[0021]图8是本实用新型实施例电力数据采集设备的电路原理框图；
[0022]图9是本实用新型实施例流量数据采集设备的接线示意图；
[0023]图10是本实用新型实施例流量数据采集设备的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例，对本实用新型技术方案作进一步描述。
[⑷25]参见图1和图2,本实用新型实施例提供了一种用于海上采油平台能耗数据综合 采集的移动式设备，包括便携式箱体、数据采集端、网关和数据处理端；数据采集端安装在 便携式箱体内部，数据采集端和数据处理端分别通过无线通讯协议与网关连接。参见图 3， 本实施例的数据采集端包括电力数据采集设备2、RS485数据总线3、485转WiFi模块4、温 度及压力数据采集设备 5和流量数据采集设备6 ;电力数据采集设备2、温度及压力数据采 集设备5和流量数据采集设备6分别通过RS485数据总线3与485转WiFi模块4电连接； 485转WiFi模块4通过无线通讯协议与网关连接。在具体应用中，网关采用无线路由器或 无线AP，这样可实现采集数据的无线传输；数据处理端采用笔记本型计算机、PDA、平板电 脑或工控计算机等便携式移动终端，以方便在海上采油平台上使用。如图3所示，本实施例 采用无线路由器8作为网关，485转WiFi模块4通过802. lla/b/g/n无线通讯协议7与无 线路由器8通讯连接；本实施例采用笔记本型计算机1作为数据处理端，笔记本型计算机1 通过802. lla/b/g/n无线通讯协议7与无线路由器8通讯连接。
[0026] 在实际应用过程中，电力数据采集设备2、温度及压力数据采集设备5和流 量数据采集设备6均安装在便携式箱体内，这样可缩减这三种数据采集设备的尺寸， 方便携带，测量简便，即挂即用。便携式箱体的尺寸可以根据所用各种数据采集设 备的尺寸及数量来进行设计，图3所示的移动式设备所使用的便携式箱体的尺寸为 ： 340mmX 260mmX 210mm(长X宽X高），箱体由高密度防火纤维板制成，箱体外表面覆盖 2mm厚的铝合金材质；电力数据采集设备2有10个（图3中仅示出2个），温度及压力数 据采集设备5有2套（图3中仅示出1套），流量数据采集设备6有2套（图3中仅示出1 套），所有数据采集设备均采用Exibll BT4防爆类型，防爆等级IP20以上。三种数据采集设 备（即：温度及压力数据采集设备、电力数据采集设备、流量数据采集设备）使用时灵活组 合搭配，可多参数同时采集并实现无损检查，不需要硬线连接，采用wifi无线通信的方式， 将采集的各种能耗数据通过无线路由器传输到笔记本型计算机。笔记本型计算机对被测设 备的所有测量参数进行显示与分析，由此可以判断出被测设备的工作状况及能耗水平。
[0027] 在实际工作时，先根据被测设备的特点，选定需要组合的数据采集设备类型（即： 电力数据采集设备、温度及压力数据采集设备、流量数据采集设备）和数据采集设备的数 量。然后，将电力数据采集设备的电流互感器夹在母线上，电压钳直接夹在接线柱或引接到 接线排上；温度及压力采集探头利用原有的测量孔进行安装，流量数据采集通过外夹的方 式夹在管道外壁上，所有测量设备的安装不损坏或不改变原有设备及工艺结构，特别是电 力数据测量，完全可以带电操作，不需要倒停接线。数据采集设备安装到位后，开启无线路 由器和笔记本型计算机，分散在现场的各采集设备所采集到的数据通过无线路由上传到笔 记本型计算机，对采集到的数据进行显示与处理。通过对预设时间段内所采集数据的分析， 就可以清楚地了解被测设备的能耗状况。
[0028] 下面对本实施例使用的各种数据采集设备进行具体介绍：
[0029] 1)温度及压力数据采集设备
[0030]温度及压力数据采集设备，用于采集海上平台工艺流程和用能设备的温度及压 力。该采集设备封装在便携式箱体内，面板带有液晶显示功能，热电阻（热偶）或压力变送 器的信号可直接接在下面的接线端口处，无需A/D转换，如图4所示。图5示出了内插式热 偶采集温度数据的连接示意图，其主要技术参数如下：支持RS485、RS232串行接口，采用标 准MODBUS RTU通讯协议；温度测量范围_2〇〇?60CTC ;压力测量范围0?lOMPa ;基本误 差：0_5%FS或0_2%FS±1个字；精度：±0_3%FS;防爆等级：Exibll BT4。图6是本实 施例采集温度及压力参数的电路原理框图，主要包括：温度传感器、压力传感器、温度信号 处理器、信号放大器、电源复位电路、微处理器和液晶显示器（LCD);温度传感器与温度信 可处理器连接，压力传感器与彳曰号放大器电连接；温度信号处理器通过RS485数据总线与 微处理器电连接；电源复位电路与微处理器电连接；微处理器与液晶显示器电连接；微处 理器包括485通信接口，并通过485通信接口及RS485数据总线与485转WiFi模块电连接。 其中，主要元件的生产厂家及型号如下表1所示。
[0031] 表 1
[0032]
【权利要求】
1. 一种用于海上采油平台能耗数据综合采集的移动式设备，包括便携式箱体、数据采 集端、网关和数据处理端；所述数据采集端安装在所述便携式箱体内部，所述数据采集端和 数据处理端分别通过无线通讯协议与所述网关连接；其特征在于，所述数据采集端包括电 力数据采集设备、RS485数据总线、485转WiFi模块、温度及压力数据采集设备和流量数据 采集设备；所述电力数据采集设备、温度及压力数据采集设备和流量数据采集设备分别通 过所述RS485数据总线与所述485转WiFi模块电连接；所述485转WiFi模块通过无线通 讯协议与所述网关连接。
2. 如权利要求1所述的移动式设备，其特征在于，所述电力数据采集设备包括电压分 压电路、电流互感器、集成计量芯片、微控制器、内部存储器、温补实时时钟和人机接口设 备；所述集成计量芯片分别与所述电压分压电路、电流互感器和微控制器电连接，所述微 控制器分别与所述温补实时时钟、内部存储器和人机接口设备电连接；所述微控制器包括 485通信接口，并通过所述485通信接口及所述RS485数据总线与所述485转WiFi模块电 连接。
3. 如权利要求2所述的移动式设备，其特征在于，所述集成计量芯片包括外部供电电 路接口，并通过所述外部供电电路接口与外部供电电路电连接。
4. 如权利要求3所述的移动式设备，其特征在于，所述电力数据采集设备还包括停电 抄表电池，所述停电抄表电池与所述微控制器电连接。
5. 如权利要求2所述的移动式设备，其特征在于，所述人机接口设备为LCD显示器。
6. 如权利要求1所述的移动式设备，其特征在于，所述温度及压力数据采集设备包括 温度传感器、压力传感器、温度信号处理器、信号放大器、电源复位电路、微处理器和液晶显 示器；所述温度传感器与温度信号处理器电连接，所述压力传感器与信号放大器电连接； 所述温度信号处理器通过RS485数据总线与所述微处理器电连接；所述电源复位电路与所 述微处理器电连接；所述微处理器与所述液晶显示器电连接；所述微处理器包括485通信 接口，并通过所述485通信接口及所述RS485数据总线与所述485转WiFi模块电连接。
7. 如权利要求1所述的移动式设备，其特征在于，所述流量数据采集设备包括超声波 发射探头、第一功率放大器、低通滤波器、超声波接收探头、第二功率放大器、带通滤波器、 微处理器和液晶显示器；所述超声波发射探头与所述第一功率放大器电连接，所述第一功 率放大器与所述低通滤波器电连接，所述低通滤波器与所述微处理器电连接；所述超声波 接收探头与所述第二功率放大器电连接，所述第二功率放大器与所述带通滤波电连接，所 述带通滤波与所述微处理器电连接；所述微处理器与所述液晶显示器电连接；所述微处理 器包括485通信接口，并通过所述485通信接口及所述RS485数据总线与所述485转WiFi 模块电连接。
8. 如权利要求1所述的移动式设备，其特征在于，所述网关为无线路由器或无线AP。
9. 如权利要求1所述的移动式设备，其特征在于，所述数据处理端为笔记本型计算机、 PDA、平板电脑或工控计算机。
【文档编号】G08C17/02GK204085572SQ201420552602
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】刘英凡, 温哲华, 赵德喜, 李智勇, 杜振华, 王钊, 廉美蓉, 窦如滨, 金文涛, 董龙飞 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司, 中海油节能环保服务有限公司