一种远距离传输的无线抽油机示工图监测装置的制作方法

文档序号:11334301

本实用新型涉及一种远距离传输的无线抽油机示工图监测装置,涉及到石油生产设备监测领域。



背景技术:

目前对石油生产设施建设的重视和关注,监管部门对于生产期间设备的工作效率、监测的要求也有所提高,其中对抽油杆的荷载监测需求随之而产生。其监测方法是:对抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为示功图,它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。通过对示功图的分析、计算可判断抽油机的状态及工作效率情况。

传统的对抽油杆的监测系统发展较早,有一定的使用范围,其主要工作原理是:将抽油杆套装一个应变式测力传感器,并通过配套的采集仪采集测力传感器的数据变化,从而实现抽油杆荷载的监测。而抽油机的电机功率参数通过第三方的PLC设备内部数据得到,无法一体化设计,导致数据兼容、安装的便捷性存在不足。传统方式在采集到数据后,通过ZIGBEE、GPRS等无线通信方式进行数据传输。

上述传统监测系统实现存在以下的不足:

首先传统监测系统安装难度较高,不同参数的传感器无法整体安装,如抽油杆的荷载变化和位移变化为一个子系统,而电机的功率、扭矩、电流等参数为另外一个子系统,通过第三个设备对两个子系统的数据进行读取、计算,方可得到抽油机的示工图,因此在系统稳定性、兼容性方面存在不足。

在数据传输方面,传统监测方法采用ZIGBEE、GPRS方式进行传输,但ZIGBEE在石油油井环境下的通信距离、可靠性存在不足。GPRS在功耗控制、单个产品的成本上也存在不足。

综上所述,传统的监测在安装复杂度、系统稳定性、数据传输等方面存在一定的局限性,难以满足特定工况下的要求。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种远距离传输的无线抽油机示工图监测装置,监测数据通过LORA网络进行远距离、低功耗数据传输,实现了对抽油杆的荷载监测功能。

本实用新型要解决的技术问题就在于以下几点:(1)抽油机的各项参数的采集采用一体式设计,不同类型的传感器均接入到监测系统中,无须第三方设备;(2)荷载监测仪实现LORA无线传输,其可满足5KM范围内可靠通信,避免现场布线的难度和成本。

本实用新型为了实现上述技术目的,采用如下技术方案:

一种远距离传输的无线抽油机示工图监测装置,该装置包括有荷载传感器、电机功率传感器、电机扭矩传感器、位移传感器、微型控制器;

所述微型控制器与荷载传感器、电机功率传感器、电机扭矩传感器、位移传感器连接;

所述微型控制器通过LORA模块与LORA网关连接。

采集的数据计算成示工图,并通过LORA模块进行传输。网关管理多个石油荷载仪的数据收发情况,LORA网关通过4G网络将所有数据上传至网络服务器供用户查询、下载、使用。

进一步的,液晶显示屏与微型控制器连接。

进一步的,所述液晶显示屏为TFT液晶显示屏。用于示工图的显示。

本实用新型的有益效果:

本实用新型的监测装置,本实用新型远距离通信的LORA无线模块进行数据传输。由于LORA远距离通信的能力,因此,在一般情况下,可使用一个LORA网关实现对半径为5Km范围内油井的监测,相比于传统ZIGBEE等方式,在通信具体、组网的系统性上均有很大的优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述:

一种远距离传输的无线抽油机示工图监测装置,该装置包括有荷载传感器、电机功率传感器、电机扭矩传感器、位移传感器、微型控制器;

所述微型控制器与荷载传感器、电机功率传感器、电机扭矩传感器、位移传感器连接;

所述微型控制器通过LORA模块与LORA网关连接。

液晶显示屏与微型控制器连接。

所述液晶显示屏为TFT液晶显示屏。

具体说明:

监测系统内部设计有电机工作参数监测传感器,主要包括电机工作电压\电流互感器,作为采集电机的功率参数,同时设计有扭矩传感器,可测量电机的扭矩数据,完整冲程下的电机功率、扭矩数据。两组传感器均采用12V供电,RS485数字输出,通过MODBUS指令集进行数据读取,因此可直接接入系统。

为了测量抽油杆的荷载及位移数据,本系统设计有振弦式荷载传感器、拉线式位移传感器,用于测量抽油杆不同位置时的荷载变化。拉线位移传感器即可用于测量抽油杆的位置变化,并可用于计算冲程的时间。计算方法为初始位置为零状态时开始计数,当位移经过增大、减小的过程又回到初始零位置时,计数结束,此时计数时间即为冲程的时间。

抽油机电机的功率、扭矩参数后,再根据荷载、位移、冲程等几要素绘制示工图即可。为了提高监测系统的实用性,本实用新型设计有256*128像素的TFT显示屏,可通过UART接口进行控制,将上一组采集的示工图进行显示,便于现场调试、测试、展示实用。经过实际验证,增加显示屏可大大提高系统安装、调试的效率。

为满足无线传输的要求,列举方案是:LSD4WN-2N717M91,其是一款LoRaWAN End Node模块,隶属于LSD4WN-2Nxxxxxx系列产品线。其接收灵敏度可低至-140dB,因此可靠通信距离在城区环境可达5KM。且本模块集成了LoRaWANTM协议栈,符合LoRa Alliance发布的LoRaWANTM Specification 1.01 Class A标准,支持CLAA对LoRaWAN的应用扩展。硬件支持433~510MHz超宽频段(使用不同频段时,需要选择合适天线)。模块采用串行接口与用户设备进行数据、指令交互,可以方便地为用户提供快速LoRaWAN网络接入和无线数据等业务。LSD4WN-2N717M91模块具有功耗低、传输距离远、抗干扰能力强,适用于多种应用场合:物联网低功耗应用(IoT)、自动抄表、智慧城市、工业自动化、智能家居等。

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