专利名称：油井液面智能测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，尤其是涉及一种油井液面智能测试装置。
背景技术：
在石油工业的开采作业中，通过随时了解油井各方面的参数，尤其是油井液面的深度，对掌握油井的工作情况起关键的作用。目前，国内对油井液面深度的测试都采用油井液面测试仪，其测深原理是在油井的井口安装一声响发生器，产生瞬间的气体爆破，由爆破产生的压力振动波沿井筒环形空间向下传播，遇油管接箍、音标、液面等障碍物产生放射波，井口的微音器接受这些反射波，并转换成电信号由油井液面深度测试仪测量、处理和采集记录，根据所测得的液面曲线波中的接箍波数量和液面波出现位置，算出油井油液面深度。由于油井现场环境恶劣，上井麻烦，周期长，因此由人工操作进行油井液面测试，其工作量大，不安全，成本高。另外，通过人工记录测试数据则影响了测试结果的准确性，且不便于对测试数据的查看和保存。因此油田急需一种操作方便、检定成本低、查看测试数据简便的油井液面测试系统。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可实现全天M小时无人值守自动进行油井液面测试，也可以通过人工操作实现测试的油井液面智能测试装置。本实用新型设有硬件电路控制系统和上位机查询系统；所述硬件电路控制系统设有MCU模块、键盘、显示模块、MAX232模块、存储模块、声波发射模块和声波采集模块；所述上位机查询系统设有终端电脑模块和打印装置；键盘的设置参数信号输出端接MCU模块输入端，MCU模块与存储模块连接，MCU模块的数据显示输出端接显示模块输入端，MCU模块经MAX232模块与上位机查询系统的终端电脑模块连接； 所述声波采集模块设有A/D转换器和检波器，检波器的模拟信号输出端接A/D转换器的输入端，A/D转换器的数字信号输出端接MCU模块输入端；MCU模块的控制发射输出端口经继电器接声波发射模块输入端；上位机查询系统的数据输出端接打印装置。所述MCU模块可采用PIC单片机。所述键盘可采用4X4薄膜键盘。所述显示模块可采用IXD1602显示器。所述存储模块可采用MLC256的EEPROM储存器。所述电脑终端模块可采用是VC++编程技术。本实用新型首先通过薄膜键盘对PIC单片机内部程序进行参数设置，其次PIC单片机通过其I/O端口控制继电器电路工作进而控制声波发射装置发射声波，然后检波器检测回波信号后产生模拟电信号，最后该模拟电信号经过A/D转换器转换成数字信号并最终传输到PIC单片机。经过上述过程后，PIC单片机通过一系列算法后计算出油井液面深度， 同时将测试数据储存到EEPROM存储器，并通过IXD显示器显示测试数据。此外，PIC单片机通过的RS232串口总线技术将测试数据传送到电脑终端。通过计算机监控软件对测试数据进行查询，也可以通过打印装置打印输出测试数据，便于进行查询。本实用新型能够自动定时进行油井液面测试并将测试数据发送到终端电脑，可实现远程查询测试情况。
图1为本实用新型实施例的电路组成框图。图2为本实用新型实施例的电路组成原理图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图1，本实用新型实施例设有硬件电路控制系统1和上位机查询系统2。所述硬件电路控制系统1设有MCU模块11、键盘12、显示模块13、MAX232模块14、 存储模块15、声波发射模块16和声波采集模块；所述上位机查询系统2设有终端电脑模块 21和打印装置22 ；键盘12的设置参数信号输出端接MCU模块11输入端，MCU模块11的数据显示输出端接显示模块13输入端。所述声波采集模块17设有A/D转换器171和检波器 172，检波器172的模拟信号输出端接A/D转换器171的输入端，A/D转换器171的数字信号输出端接MCU模块11输入端；MCU模块11的控制发射输出端口经继电器18接声波发射模块16输入端；MCU模块11与存储模块15连接；MCU模块11经MAX232模块14与上位机查询系统2的终端电脑模块21连接；上位机查询系统2的数据输出端接打印装置22。所述电脑终端模块21可采用是VC++编程技术，电脑终端模块21由监控软件A控制。所述MCU模块11采用高性能的带10位A/D的40引脚8位CMOS闪存PIC16F877 单片机，键盘12采用4X4薄膜键盘，存储模块15采用24LC256的EEPROM储存器19，显示模块13采用IXD1602液晶显示屏，MAX232模块采用MAX232芯片，并采用RS232串口总线技术。图2给出本实用新型实施例的电路组成原理图。当电源接口 P3、P4上电后，首先通过薄膜键盘P2对PIC单片机Ul的内部程序进行参数设置，其次Ul通过其I/O端口 RB2 输出一高电平给三极管Ql的基极，这样Ql在继电器电路的驱动下导通，并使继电器Kl导通，同时外部电路使声波发射器P6通电并开始发送声波，数秒后Ul再次通过其I/O端口 RB2输出一低电平给Ql的基极，使Ql和Kl截止，P6停止工作。声波采集器P7采集回波信号后输出电压信号并传送给Ul的I/O端口 RB0/INT，接着该电压信号经过Ul内部的A/D转换器并产生Ul内部中断信号，此时Ul会记录以上流程的时间，并通过相应的算法和集成程序处理计算出液面深度，然后Ul将数据和时间传输给EEPROM U4保存，同时通过液晶显示器Pl将时间和数据显示出来，最后Ul通过U2(MAX23》和RS232串口总线将测试数据传输给电脑终端。在图2中，各器件的参考型号和各元件的参考数值如下Ul是PIC16F877A单片机，U2是MAX232芯片，U3是DS1302涓流充电时钟保持芯片，U4 是 MLC256EEPR0M 存储器；[0023]三极管Ql :2N3904 ；Pl是LCD 1602液晶显示器，P2是4*4薄膜键盘，P3、P4是5V电源接口，P5是仿真器的仿真和烧写接口，P6是声波发射器，P7是声波采集器；晶振 Xl :4MHz，X2 :32. 768KHz ；Kl 是 HK4100F 继电器；Sl是电路复位开关；电阻 Rl :10ΚΩ (可调电阻)，R2 :10Ω，R3、R4、R5、R6 :330 Ω，R7、R8、R9 :5. IK Ω ； R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18 :1ΚΩ，R19 :47ΚΩ，R20 :1ΚΩ，R21、R22 :4. 7ΚΩ， R23 :10ΚΩ , R24 :1ΚΩ ；电容 C1、C2、C3、C4、C5 :100pF，C6、C7 :6pF，C8、C9 :22pF。采用本实用新型的工作过程有以下2种方式1)系统自动测试。其流程是首先系统上电启动后，对DSP内部寄存器、IXD显示、 DS1302、DSP内部定时器以及A/D转换模块进行初始化；其次启动PIC内部的定时器，然后通过薄膜键盘设置各种参数(如初始时间、波速等)，并等待PIC单片机内部时钟工作到定点时间后，PIC单片机的I/O端口开始工作并给继电器电路上电进而控制声波发射器发射声波；同时开启A/D转换并采集回波信号，采集结束后关闭A/D转换。此时在PIC单片机通过发射和接收回波信号的时间差再利用一系列的算法计算出油井液面深度；最后PIC单片机把测试数据保存到EEPROM上并通过RS232串口总线将数据上传到电脑终端。2)通过人工启动测试。这种方式的与第一种方式的主要不同之处在于需要人通过键盘一一操作(包括开始测试，并通过LCD查看测试数据、时间等)。这种方式唯一的优势是能更及时地测试当前油井液面深度，可以随时进行测试并查看测试结果。本实用新型所采用的监控软件是采用VC++串口编程实现的。该系统的工作流程为首先，电脑终端通过与RS232串口总线相连用来接收其传输过来的数据；其次，在终端电脑上的监控软件将这些数据制成表格并保存起来，可以利用该软件查看测试数据，也可以通过打印设备将测试数据打印出报表，以便查看。
权利要求1.油井液面智能测试装置，其特征在于设有硬件电路控制系统和上位机查询系统； 所述硬件电路控制系统设有MCU模块、键盘、显示模块、MAX232模块、存储模块、声波发射模块和声波采集模块；所述上位机查询系统设有终端电脑模块和打印装置；键盘的设置参数信号输出端接MCU模块输入端，MCU模块与存储模块连接，MCU模块的数据显示输出端接显示模块输入端，MCU模块经MAX232模块与上位机查询系统的终端电脑模块连接；所述声波采集模块设有A/D转换器和检波器，检波器的模拟信号输出端接A/D转换器的输入端， A/D转换器的数字信号输出端接MCU模块输入端；MCU模块的控制发射输出端口经继电器接声波发射模块输入端；上位机查询系统的数据输出端接打印装置。
2.如权利要求1所述的油井液面智能测试装置，其特征在于所述MCU模块采用PIC单片机。
3.如权利要求1所述的油井液面智能测试装置，其特征在于所述键盘采用4X4薄膜键。
4.如权利要求1所述的油井液面智能测试装置，其特征在于所述显示模块采用 LCD1602显示器。
5.如权利要求1所述的油井液面智能测试装置，其特征在于所述存储模块采用 24LC256 的 EEPROM 储存器。
专利摘要油井液面智能测试装置，涉及一种测试装置。提供一种可实现全天24小时无人值守自动进行油井液面测试，也可以通过人工操作实现测试的油井液面智能测试装置。设有硬件电路控制系统和上位机查询系统；硬件电路控制系统设有MCU模块、键盘、显示模块、MAX232模块、存储模块、声波发射模块和声波采集模块；上位机查询系统设有终端电脑模块和打印装置；键盘输出端接MCU模块输入端，MCU模块与存储模块连接，MCU模块的数据显示输出端接显示模块输入端，MCU模块经MAX232模块与终端电脑模块连接；声波采集模块的检波器输出端经A/D转换器输入端接MCU模块输入端；MCU模块输出端口经继电器接声波发射模块输入端。
文档编号E21B47/04GK201943690SQ20112000888
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者俞龙发, 冯勇建, 卓勇 申请人:厦门大学