洗井参数监测仪的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及洗井参数监测仪。

背景技术：
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洗井是指由于工程需要，在修井作业过程中，将洗井介质由泵注设备经井筒或钻杆注入，把井筒内的物质(液相、固相或气相)携带至地面，从而改变井筒内的介质性质达到作业要求的过程。

根据应用场景的不同，洗井可以分为正循环洗井、反循环洗井和混合发洗井；正循环洗井是泵从出浆池中将洗井液压入钻杆直达工作面冲洗刀具，冲洗井底，洗井液与钻屑混合后，沿着井孔上升到地面，净化后的洗井液又回到贮浆池；反循环洗井是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头(气盒子)，注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。

在上述多种洗井方式工作过程中，为了保证洗井效果，需要对井内的参数进行实时监测，并根据反馈到工作人员的实时参数来调整洗井设备的动作，这时就需要洗井参数监测仪进行工作，其工作原理为：基于法拉第电磁感应原理，在流体短接底部放置一个磁钢产生强磁场，磁力线穿过管道，当介质流过流体短接和流量机芯时产生强磁场，切割磁力线感应出脉动的电动势，用电极检出电信号，在一定的流速范围内其频率正比于流量；现有的洗井参数监测仪往往是在同一时间节点只是监测一组参数，可靠性差，容易出现较大的误差；同时，监测到的数据全部都会传输到上位机设备，不经过筛选，冗余的数据较多，造成上位机设备处理数据步骤繁琐、工作效率低下，从而导致洗井设备响应速度慢，影响洗井效果。

技术实现要素：
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本实用新型实施例提供了洗井参数监测仪，结构设计合理，基于内部的控制芯片和功能模块，配合监测仪器可以在同一时间节点采集多组相对应的数据，并且能够对采集到的数据进行初步的筛选和处理，使上位机设备接收到的数据更加科学可靠，简化数据处理分析步骤，从而提升整体工作效率，保证洗井效果，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

洗井参数监测仪，包括壳体，在壳体内设有测量机芯和磁钢，所述磁钢设置在壳体内底部，所述磁钢用于在壳体内产生强磁场；在壳体上设有与磁钢相配合的流量分析仪，所述流量分析仪用于检测出壳体内部的流量信号；在壳体上还设有压力显示仪，所述压力显示仪用于检测壳体内部的压力信号；在壳体的一侧设有控制单元，所述控制单元与压力显示仪和流量分析仪分别电气连接，所述控制单元用于接收流量分析仪采集的流量信号和压力显示仪采集的压力信号，并且对流量信号和压力信号进行初步筛选和处理，以减少传输到上位机设备的冗余数据。

所述控制单元包括主控芯片，在主控芯片上电气连接有时钟模块和ad转换模块，所述时钟模块用于记录数据采集的时间节点，所述ad转换模块用于将采集的数据进行数模转换并筛选出不相关的数据；在主控芯片上电气连接有温控模块和通讯模块，所述温控模块用于调节主控芯片的工作温度，所述通讯模块用于建立无线通讯以将数据传输到上位机；在主控芯片上电气连接有看门狗模块和稳压模块，所述看门狗用于保证主控芯片稳定运行，所述稳压模块用于为主控芯片提供稳定供电电源。

所述主控芯片的型号为stm32f103，在主控芯片上设有48个引脚，所述主控芯片通过三号引脚和四号引脚连接有第一晶体振荡器，在第一晶体振荡器上并联有第一电容和第二电容；所述主控芯片通过一号引脚与稳压模块相连，所述主控芯片通过十号引脚与ad转换模块相连，所述主控芯片通过十二号引脚和十三号引脚与通讯模块相连，所述主控芯片通过二十五号引脚与时钟模块相连，所述主控芯片通过三十一号引脚与温控模块相连，所述主控芯片通过三十二号引脚和三十三号引脚与看门狗模块相连。

所述稳压模块的型号为lm317，在稳压模块上设有3个引脚，所述稳压模块的一号引脚和二号引脚设有相并联的第四电容和第四电阻，所述稳压模块的二号引脚和三号引脚之间设有第五电容和第五电阻，所述稳压模块的三号引脚与主控芯片的一号引脚相连。

所述ad转换模块的型号为ad8551，在ad转换模块上设有8个引脚，所述ad转换模块通过六号引脚和主控芯片的十号引脚相连。

所述通讯模块的型号为esp8266，在通讯模块上设有8个引脚，所述通讯模块通过四号引脚与主控芯片的十三号引脚相连，所述通讯模块通过八号引脚与主控芯片的十二号引脚相连。

所述时钟模块的型号为ds1302，在时钟模块上设有8个引脚，所述时钟模块通过二号引脚和三号引脚连接有第二晶体振荡器，所述时钟模块的六号引脚和七号引脚之间设有第一电阻和第三电容，所述时钟模块通过七号引脚与主控芯片的二十五号引脚相连。

所述温控模块的型号为tc4427，在温控模块上设有8个引脚，所述温控模块的四号引脚与主控芯片的三十一号引脚相连，在温控模块的五号引脚上通过相并联的第二电阻、第三电阻和mos管连接有调温组件。

所述调温组件为空调或散热风扇。

所述看门狗模块的型号为sp706cn，在看门狗模块上设有8个引脚，所述看门狗模块的六号引脚与主控芯片的三十二号引脚相连，所述看门狗模块的八号引脚与主控芯片的三十三号引脚相连。

本实用新型采用上述结构，通过设置在壳体上的监测仪器对井筒内数据进行实时监测并将数据传输到主控芯片；通过主控芯片配合连接到主控芯片上的时钟模块和ad转换模块在一个监测时间节点上可以采集多组数据，并且在ad转换模块的作用下，可以去除不相关的数据，减少监测误差，使上位机设备接收到的数据更加可靠；通过看门狗模块和温控模块可以使主控芯片处于稳定的工作条件下，提高工作效率；通过通讯模块在主控芯片和上位机设备建立无线通讯，使数据实时进行传输，具有精准高效、实用性强的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的控制单元的电气框图。

图3为本实用新型的主控芯片的电气原理图。

图4为本实用新型的时钟模块的电气原理图。

图5为本实用新型的看门狗模块的电气原理图。

图6为本实用新型的温控模块的电气原理图。

图7为本实用新型的ad转换模块的电气原理图。

图8为本实用新型的稳压模块的电气原理图。

图9为本实用新型的通讯模块的电气原理图。

图中，1、壳体，2、测量机芯，3、磁钢，4、流量分析仪，5、压力显示仪，6、控制单元。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-9中所示，洗井参数监测仪，包括壳体1，在壳体1内设有测量机芯2和磁钢3，所述磁钢3设置在壳体1内底部，所述磁钢3用于在壳体1内产生强磁场；在壳体1上设有与磁钢3相配合的流量分析仪4，所述流量分析仪4用于检测出壳体1内部的流量信号；在壳体1上还设有压力显示仪5，所述压力显示仪5用于检测壳体1内部的压力信号；在壳体1的一侧设有控制单元6，所述控制单元6与压力显示仪5和流量分析仪4分别电气连接，所述控制单元6用于接收流量分析仪4采集的流量信号和压力显示仪5采集的压力信号，并且对流量信号和压力信号进行初步筛选和处理，以减少传输到上位机设备的冗余数据。

所述控制单元包括主控芯片，在主控芯片上电气连接有时钟模块和ad转换模块，所述时钟模块用于记录数据采集的时间节点，所述ad转换模块用于将采集的数据进行数模转换并筛选出不相关的数据；在主控芯片上电气连接有温控模块和通讯模块，所述温控模块用于调节主控芯片的工作温度，所述通讯模块用于建立无线通讯以将数据传输到上位机；在主控芯片上电气连接有看门狗模块和稳压模块，所述看门狗用于保证主控芯片稳定运行，所述稳压模块用于为主控芯片提供稳定供电电源。

所述主控芯片的型号为stm32f103，在主控芯片上设有48个引脚，所述主控芯片通过三号引脚和四号引脚连接有第一晶体振荡器，在第一晶体振荡器上并联有第一电容和第二电容；所述主控芯片通过一号引脚与稳压模块相连，所述主控芯片通过十号引脚与ad转换模块相连，所述主控芯片通过十二号引脚和十三号引脚与通讯模块相连，所述主控芯片通过二十五号引脚与时钟模块相连，所述主控芯片通过三十一号引脚与温控模块相连，所述主控芯片通过三十二号引脚和三十三号引脚与看门狗模块相连。

所述稳压模块的型号为lm317，在稳压模块上设有3个引脚，所述稳压模块的一号引脚和二号引脚设有相并联的第四电容和第四电阻，所述稳压模块的二号引脚和三号引脚之间设有第五电容和第五电阻，所述稳压模块的三号引脚与主控芯片的一号引脚相连。

所述ad转换模块的型号为ad8551，在ad转换模块上设有8个引脚，所述ad转换模块通过六号引脚和主控芯片的十号引脚相连。

所述通讯模块的型号为esp8266，在通讯模块上设有8个引脚，所述通讯模块通过四号引脚与主控芯片的十三号引脚相连，所述通讯模块通过八号引脚与主控芯片的十二号引脚相连。

所述时钟模块的型号为ds1302，在时钟模块上设有8个引脚，所述时钟模块通过二号引脚和三号引脚连接有第二晶体振荡器，所述时钟模块的六号引脚和七号引脚之间设有第一电阻和第三电容，所述时钟模块通过七号引脚与主控芯片的二十五号引脚相连。

所述温控模块的型号为tc4427，在温控模块上设有8个引脚，所述温控模块的四号引脚与主控芯片的三十一号引脚相连，在温控模块的五号引脚上通过相并联的第二电阻、第三电阻和mos管连接有调温组件。

所述调温组件为空调或散热风扇。

所述看门狗模块的型号为sp706cn，在看门狗模块上设有8个引脚，所述看门狗模块的六号引脚与主控芯片的三十二号引脚相连，所述看门狗模块的八号引脚与主控芯片的三十三号引脚相连。

本实用新型实施例中的洗井参数监测仪的工作原理为：基于主控芯片、功能模块和监测仪器的相互配合作用，在洗井过程中，实时监测井筒内部的流量数据和压力数据，在同一时间节点可以监测多种数据。并且将监测数据传输到主控芯片；同时，在主控芯片和ad转换模块的作用下，筛选出不相关或者冗余的数据，使传输到上位机设备的数据量较少并且准确，加快数据处理进程、提高工作效率，使工作人员可以快速获取实时洗井状态，并且能够进行相应的修正或改善，保证洗井效果。

将多个功能模块依次按照电气原理图连接到主控芯片上，并且主控芯片通过ad转换模块与流量分析仪和压力显示仪分别对应相连。

时钟模块可以在洗井过程中设置多个监测时间节点，相邻的监测时间节点的时间间隔可以是均匀的，也可以是不相同的，可以根据井筒的实际使用状况进行设置。

稳压模块可以为主控芯片提供稳定的供电电压，保证主控芯片运行稳定，配合主控芯片外围第一晶体振荡器，主控芯片可以长时间保持工作状态。

温控模块可以根据工作环境温度的变化来调节主控芯片相对应的温度，通过mos管来驱动调温组件来实现有效降温，避免烧毁内部的电气元件，保证正常运行。

ad转换模块可以将接受到的数据进行转换，在主控芯片内可以设置相对应的流量监测区间和压力监测区间，当监测的数据不属于上述监测区间时，可以直接进行筛选，保证工作人员接收到的数据均为有效数据。

通讯模块采用esp8266，数据传输速度快，不会出现数据的丢失。

实际使用时，首先在时钟模块上设置监测时间节点，在相应的时间节点内进行数据的采集，并进行传输；在主控芯片内设置流量监测区间和压力监测区间，当监测数据不在上述区间时，会自动筛选出来，以通过通讯模块将准确的数据进行传输到上位机设备，使上位机设备接收到的数据更加科学可靠，简化数据处理分析步骤，从而提升整体工作效率，保证洗井效果。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。