专利名称：具备物联网应用功能的油田压力变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种与物联网连接的用于对油田压力、温度等参数进行测量的智能化压力变送器。
背景技术：
变送器是工业过程控制中重要的现场仪表，可用于对压力、差压、温度、液位、流量等多种参数的测量。它通过传感器对过程变量进行检测，经过转换后成为4 20mA标准电流信号，或直接通过数字通讯方式与控制室交换信息。近年来，工业过程控制对变送器性能的要求日益提高，市场上出现了数字式压力变送器，它是模拟型向智能型过渡的产品，其输出信号一般保留4 20mA工业标准电信号，整机精度为O. 1% O. 2%左右。这类变送器的信号处理和转换电路都是以微控制器或专用数字处理芯片为核心，它们的信号处理和转换通过模/数(A/D)和数/模(D/A)转换实现，其主芯片负责信号的采集、处理、输出以及通信的响应，并可以直接驱动数字显示器。这类变送器对噪声干扰的抑制能力增强，并且由于具有专用微控制器或专用数字处理芯片，对传感器的非线性和温度漂移补偿能力有所提高，但它们并不具备现场总线通信能力，不能实现真正的人机互通。目前，油田的油井中都安装有压力、温度等多种实时测量传感器，并通过变送器将结果输出至值班机房，这些参数对于油井的安全运行至关重要，但现场调试多需由人工进行，相当麻烦和不便。近几年来，随着物联网概念的提出和油气田信息化建设的发展，急需对油井参数进行远距离测控和信息网络共享，实现真正的人机互通。就此而言，研究开发具有物联网终端和节点功能的，具有测量、感知、计算、存储和通信功能并可支持网络综合决策的智能压力变送器系统无疑具有深远的意义。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具备物联网应用功能的油田压力变送器，该变送器具有物联网终端和节点功能，并具有测量、感知、计算、存储和通信功能，可避免工作人员现场调试的麻烦和不便，解决现有变送器产品存在的不具备网络连接功能、难以实现真正人机互通的不足，进而得以充分满足油气田网络综合决策的要求。为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的具备物联网应用功能的油田压力变送器由传感器、中央微处理器单元和分别与中央微处理器单元相联接的信号调理转换单元、数据存储单元、液晶驱动及显示单元、通信单元、GPS采集信息单元(变送器位置定位单元)组成；所述的信号调理转换单元由依次联接的信号调理模块和A/D转换器模块组成，用于将传感器输入信号进行放大、滤波和A/D转换后，将数据输入中央微处理器单元中；所述的GPS采集信息单元通过全球定位系统获取变送器的位置信息；所述的通信单元用于实现中央微处理器单元和物联网的交互通信；所述的数据存储单元用于存储传感器信号参数和通信参数；所述的液晶驱动及显示单元用于显示传感器信号参数、通信信息和变送器位置参数。上述的油田压力变送器中，所述的中央微处理器单元包括参数补偿模块、参数自我诊断模块和参数自我修复模块；所述的参数补偿模块用于实现对压差非线性、温度误差、重复性、响应时间和噪声的自动补偿；所述参数自我诊断模块用于供电参数、传感器及信号调理转换单元参数、中央微处理器单元数据处理参数、GPS采集信息单元参数、通信单元的参数诊断；所述的参数自我修复模块用于程序参数调用的自我恢复、供电参数的自我恢复、定位模式的选择和网络链接的自我恢复。上述的油田压力变送器中，所述传感器为油井测量用压力传感器和温度传感器。上述的油田压力变送器中，所述的全球定位系统为GPS全球定位系统和北斗卫星导航定位系统的双模式组合定位系统。上述的油田压力变送器中，所述的通信单元采用以无线通信方式工作的无线通讯模块，通过GSM、CDMA、3G、WIFI和现场总线实现与物联网的链接。其中，所述的无线通讯模块为zigbee无线通信模块。上述的油田压力变送器中，所述的数据存储单元由传感器参数存储模块和通讯参数存储模块组成。与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果如下所述。一、本实用新型支持GPRS、CDMA、3G、卫星、WIF1、现场总线等多种通讯网络，实现了各网络下的自主组网及与物联网的连接通讯；实现了移动终端(智能手机、移动办公设备等)对变送器节点和网络的监控，以及移动终端上的变送器监控终端软件与现有信息化系统的融合，真正达到了人机互通，实现变送器物联网的技术应用和商业应用，填补变送器物联网的应用空白，为油气田的网络综合决策提供了技术支持。二、本实用新型内中央微处理器单元中的参数补偿模块实现了对压差非线性、温度误差、重复性、响应时间和噪声的自动补偿，可有效地提高变送器的数据精度、稳定性和可靠性。三、本实用新型的GPS采集信息单元采用GPS全球定位系统和北斗卫星导航定位系统双模式组合定位获取变送器的位置信息，克服了单一定位系统对地域的限制，由于GPS只能在搜索到4颗卫星的情况下确定目标位置，且不能进行双工通信，因此将二者相结合可有效的避免这一缺点，无论是在浩瀚的沙漠还是在碧波荡漾的湖泊，都可捕获目标信息，提高定位精度，实现准确的自我定位。同时系统可设置自我区域当变送器，偏离该区域后向服务器和移动终端发出报警，并不断发送变送器的实时位置，用于变送器在人力或自然状态下发生位置移动后，及时通知并做出相应处理。四、本实用新型设置的参数自我诊断模块可对变送器运行中的多种参数实时诊断，如表I所示，参数自我诊断模块用于供电参数的诊断、传感器及信号调理转换单元参数诊断、中央微处理器单元数据处理参数诊断、变送器位置定位单元参数诊断、通信单元参数诊断、电输出单元参数诊断；本实用新型采用NAMUR NE107故障诊断的规范与标准。NAMUR是一家由流程工业内的自动化用户组成的国际性组成，其中NE07是一份关于现场设备故障自诊断的规范。表I自诊断项目及触发方式
权利要求1.一种具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于由传感器、中央微处理器单元和分别与中央微处理器单元相联接的信号调理转换单元、数据存储单元、液晶驱动及显示单元、通信单元、GPS采集信息单元组成；所述的信号调理转换单元由依次联接的信号调理模块和A/D转换器模块组成，用于将传感器输入信号进行放大、滤波和A/D转换后， 将数据输入中央微处理器单元中；所述的GPS采集信息单元通过全球定位系统获取变送器的位置信息；所述的通信单元用于实现中央微处理器单元和物联网的交互通信；所述的数据存储单元用于存储传感器信号参数和通信参数；所述的液晶驱动及显示单元用于显示传感器信号参数、通信信息和变送器位置参数。
2.根据权利要求1所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于所述的中央微处理器单元包括参数补偿模块、参数自我诊断模块和参数自我修复模块；所述的参数补偿模块用于实现对压差非线性、温度误差、重复性、响应时间和噪声的自动补偿；所述参数自我诊断模块用于供电参数、传感器及信号调理转换单元参数、中央微处理器单元数据处理参数、GPS采集信息单元参数、通信单元的参数诊断；所述的参数自我修复模块用于程序参数调用的自我恢复、供电参数的自我恢复、定位模式的选择和网络链接的自我恢复。
3.根据权利要求1所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征是所述的传感器为油井测量用压力传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于所述的全球定位系统为GPS全球定位系统和北斗卫星导航定位系统的双模式组合定位系统。
5.根据权利要求1所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于所述的通信单元采用以无线通信方式工作的无线通讯模块，通过GSM、CDMA、3G、WIFI和现场总线实现与物联网的链接。
6.根据权利要求5所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于所述的无线通讯模块为zigbee无线通信模块。
7.根据权利要求1所述的具备物联网应用功能的油田压力变送器，其特征在于所述的数据存储单元由传感器参数存储模块和通讯参数存储模块组成。
专利摘要本实用新型涉及一种具备物联网应用功能的油田压力变送器，由传感器、中央微处理器单元和分别与中央微处理器单元相联接的信号调理转换单元、数据存储单元、液晶驱动及显示单元、通信单元、GPS采集信息单元组成；其中中央微处理器单元包括参数补偿模块、参数自我诊断模块和参数自我修复模块。本实用新型支持GPRS、CDMA、3G、卫星、WIFI、现场总线等多种通讯网络，实现了各网络下的自由组网及与物联网的连接通讯；实现了移动终端(智能手机、移动办公设备)对变送器节点和网络的监控，以及移动终端上的变送器监控终端软件与现有信息化系统的融合，真正达到了人机互通，为油气田的网络综合决策提供了技术支持。
文档编号E21B47/12GK202882898SQ20122058819
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者赵中兵, 许晨光, 张伟, 袁玉华, 罗向军, 张力, 薛忠, 韩鹏 申请人:陕西电器研究所