一种基于lora技术的油田示功图采集传感器的制作方法

本实用新型属于石油开采测量技术领域，涉及一种采集油井示功图数据的采集传感器。

背景技术：

目前国内外普遍采用示功图诊断井下泵工作状况以及液量分析，通过抽油机井示功图，可以真实反映油井生产工况。由于随着高含水区块杆管偏磨，地层出砂严重，油井失效频繁，典型示功图可作为生产现场初步判断抽油机井泵的参考依据。通过示功图的分析，可以正确指导油井工况分析和管理。

示功图是抽油井采油现场采集的第一手资料，示功图是记录抽油机井泵功况的曲线载体，对其进行量化分析可为解除油井故障、保证油井正常生产或提高油井产量提供依据。

目前国内外普遍采用一体化荷载设备测量抽油杆示功图，其原理都是基于惠斯电桥原理，有应变电阻、测量电路等部分组成。安装位置局限在方卡和悬绳器之间。每次检测安装传感器，都必须要将抽油杆卸载，然后再将传感器安装在方卡与悬绳器之间，然而每次测量都必须拆装悬绳器，具有一定的危险性。国内部分厂家有提供ZigBee通信的采集设备，但是ZigBee的可靠的通信距离只有500米以内，而石油采油厂每台抽油机都相距较远，导致都需要配置ZigBee网关设备传输数据，成本较高。

技术实现要素：

针对上述的问题，本实用新型专利提供了一种基于lora技术的油田示功图采集传感器，该传感器安装于抽油杆上面，可以长期监测抽油杆运行状态，采用lora通信技术，有效的提供了通信距离，最远可达15KM以上，使石油采油厂可以减少大量的网关设备，节约成本。

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种基于lora技术的油田示功图采集传感器，包括振弦传感器和采集模块两部分，振弦传感器由安装夹座固定在抽油杆上面，振弦传感器与采集模块连接，采集模块包括单片机系统、采集电路、激励电路、高压模块、lora通信模块，单片机系统分别与采集电路、激励电路、高压模块、lora通信模块电性连接。

更也特别的是，所述采集模块包括加速度传感器，加速度传感器与单片机系统连接。

特别的是，所述采集模块还包括锂电池和太阳能充电板，太阳能充电板连接锂电池，锂电池连接，单片机系统。

特别的是，所述安装夹座的数量为两个，所述振弦传感器的数量为两个，两个振弦传感器对称安装在抽油杆两侧。

特别的是，振弦传感器固定于安装夹座内部，振弦传感器安装完成后，将安装夹座固定在抽油杆上，安装位置在靠近抽油机悬绳器，并且当抽油杆运行到下死点时，安装夹座不会触碰到油井口。

特别的是，所述采集模块固定于安装夹座外侧位置，同时将振弦传感器的航插连接至采集模块。

振弦传感器具有抗干扰能力强、零点飘移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点，十分适合抽油机长期监测。振弦传感器由安装夹座固定在抽油杆上，同时将采集传输部分固定于安装底座外侧。振弦传感器与采集模块通过航插连接。采集模块由单片机系统作为控制单元，连接有激励电路和采集电路，单片机系统控制高压模块产生高压，通过激励电路激振振弦传感器，然后单片机系统控制采集电路采集振弦传感器信号，通过转换得到抽油杆运行过程中的实时载荷数据。单片机系统连接加速度传感器，在采集开始后，单片机系统实时读取加速度传感器数据，经过处理加速度数据，得到抽油杆运行过程中上死点与下死点位置，用于绘制示功图。采集完成后，单片机系统将数据按照协议格式整理，通过lora通信模块发送至lora网关。lora通信模块直接与单片机系统连接。lora通信模块的通信距离最远可达15KM，可以保证lora网关控制大量的抽油机，节约了大量网关数量，降低了监测成本。

本实用新型解决了抽油杆示功图监测的安全性，提供的基于lora技术示功图采集传感器可以实现实时监测，lora通信技术可以实现远距离的数据传输，使得抽油杆示功图监测成本降低，可以大范围的安装使用，提供石油采油厂的生产效率。

附图说明

图1是油田示功图采集传感器安装示意图。

图2是油田示功图采集传感器采集模块电路示意图。

图中：1.抽油机悬绳器、2.振弦传感器、3.安装夹座、4.抽油杆、5.采集模块、6.单片机系统、7.高压模块、8.激励电路、9.采集电路、10.lora通信模块、11.太阳能充电板、12.锂电池、13.加速度传感器。

具体实施方式

下面结合附图详细阐明本实用新型的实现方式。

一种基于lora技术的油田示功图采集传感器，包括2个振弦传感器(2)和2个安装夹座(3)以及采集模块(5)组成。振弦传感器(2)在安装前，先固定于安装夹座(3)内部，振弦传感器(2)安装完成后，将安装夹座(3)固定在抽油杆(4)上面，注意安装位置在靠近抽油机悬绳器(1)附近，并且注意当抽油杆(4)运行到下死点时，安装夹座(3)不会触碰到油井口。安装时，需要调节振弦传感器(2)的频率和幅值在正常的范围内，调整完成后，将采集模块(5)固定于安装夹座外侧位置，同时将振弦传感器(2)的航插连接至采集模块(5)。

采集模块(5)由采集电路(9)，激励电路(8)，高压模块(7)，lora通信模块(10)，加速度传感器(13)，单片机系统(6)和锂电池(12)、太阳能充电板(11)组成。单片机系统(6)与采集电路(9)、激励电路(8)、高压模块(7)、lora通信模块(10)，加速度传感器(13)连接。单片机系统(6)控制激励电路(8)将高压模块(7)产生的高压信号发送到振弦传感器(2)的线圈，发送完成后，采集电路(9)开始工作，采集振弦传感器(2)线圈感应信号，单片机系统(6)通过FFT算法将采集的信号转换为振弦传感器(2)频率，通过换算得到抽油杆载荷数据。单片机系统(6)控制振弦传感器(2)采集时，同时读取加速度传感器(13)数据，通过滤波算法处理，得到抽油杆(4)运行的上下死点位置，同时计算抽油杆(2)运行周期。采集模块(5)内置锂电池(12)和太阳能充电板(11)，锂电池(12)为采集模块提供电源，太阳能充电板(11)实时为锂电池(12)充电，保证采集模块长期工作。lora通信模块(10)采用低功耗远距离传输技术，在室外空旷位置，通信距离可以达到15KM，并且通信可靠稳定。单片机系统(6)与lora通信模块(10)通过串口连接，采集完成后，单片机系统(6)将功图数据发送给lora通讯模块(10)，由lora通信模块将数据发送至网关。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。