一种一体化太阳能无线示功仪的制作方法

本发明属于油田采油量检测技术领域，特别是一种一体化太阳能无线示功仪。

背景技术：

传统太阳能无线示功仪主要由太阳能供电系统和测功仪两部分组成，两者是两套独立运行的系统，集成度低，由于需要两套控制系统，因此能耗高，同时不能根据太阳能输入能量自动调节示功仪的工作状态，如无线测功仪在工作时，无线通讯模块的能耗是相当高的，在电池能量不充足的情况下，如果无线通讯模块、压力载何传感器、加速度传感器等连续长时间工作，很容易将电池的电量耗光，造成测功数据不能及时上传到远程终端rtu。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种一体化太阳能无线示功仪，解决传统太阳能无线测功仪集成度低，能耗高，不能根据太阳能输入能量自动调节示功仪工作状态的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种一体化太阳能无线示功仪，包括太阳能供电系统、压力载荷传感器、加速度传感器、控制器、稳压模块、隔离保护模块、无线发送模块、无线接收模块及远程终端rtu；所述太阳能供电系统经隔离保护模块、稳压模块向控制器供电；控制器采集压力载荷传感器及加速度度传感器的数据，算出示功数据后，将示功数据通过无线发送模块发送给无线接收模块，无线接收模块将测功数据处理后再发送到远程终端rtu进行数据综合分析处理。

进一步地，所述太阳能供电系统依次由太阳能电池板、电流电压采样电路1、驱动器、充电电路、电流电压采样电路2和充电电池组成；所述充电电路依次由mos管、续流二极管、电感和电容组成；首先控制器通过电流电压采样电路1采集太阳能板输出的电流电压信号和通过电流电压采样电路2采集电池端输出的电流电压信号，然后控制器对采集的电流电压信号进行分析处理得到驱动器的驱动信号，驱动器再根据驱动信号将太阳能电池板发出的电通过充电电路充入充电电池。

进一步地，所述所述控制器主控芯片可采用dsp、arm及mcu，主要实现太阳能最大输出功率的mppt控制、充电电池充放电的控制、测功数据的采集及无线信号的发送。

根据上述一种一体化太阳能无线示功仪系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步、充电电池依次通过隔离保护模块、稳压模块向控制器供电。

第二步、控制器通过电流电压采样电路采集太阳能电池板输出的电流ipv和电压upv，通过电流电压采样电路采集输入充电电池的电流io和电压uo。

第三步、判断天气情况是否满足充电条件，如果是，则进行第四步，如果否，则进行第六步。

第四步、控制器根据太阳能电池板输出的电流ipv和电压upv，算出太阳能电池板输出的功率ppv=upv*ipv，并进行mppt运算，算出mppt扰动值。

第五步、控制器根据mppt扰动值、电流电流io和电压uo，算出控制参量us，生成驱动信号pwm，并通过驱动器驱动充电电路向充电电池充电。

第六步、判断充电电池电量是否充足，如果是，则进行第八步，如果否，则进行第七步。

第七步、控制器调节整个系统工作在间隙性休眠模式，进而调节测功数据的采集和无线发送模块发送数据的频次。

第八步、控制器通过压力载荷传感器采集抽油机的负荷f，通过加速度传感器采集抽油机抽油杆的加速度a(t)，通过对a(t)积分得抽油杆运动的速度:v(t)=v(0)+∫0^ta(t)dt，对速度v(t)集分得到抽油杆的位移s。

第九步、控制器通过无线发送模块将抽油机的负荷f及抽油杆的位移s发送给无线接收模块。

第十步、无线接收模块将接收到的负荷f、位移s数据送到远程终端rtu当中，供用户分析和控制，完成后返回第二步。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将太阳能供电系统和测功仪集成到一套控制系统当中，集成度高，可靠性和性价比性更高，只需要一套控制系统，觖决了两套控制系统能耗高的问题。

2、本发明能根据白天太阳能输入能量的多少自动调节示功仪的工作状态，如白天太阳能输入电池的能量过少，控制器会通过间隙性休眠来调节测功数据的采集和无线发送模块发送数据的频次，进而节省能耗。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种一体化太阳能无线示功仪系统框图。

图2为本发明一体化太阳能无线示功仪的控制方法流程图。

图中：1-太阳能电池板、2-mos管、3-续流二极管、4-电感、5-电容、6-电流电压采样电路1、7-驱动器、8-电流电压采样电路2、9-充电电池、10-压力载荷传感器、11-加速度传感器、12-控制器、13-稳压模块、14-隔离保护模块、15-无线发送模块、16-无线接收模块、17-远程终端rtu、18-太阳能供电系统、19-充电电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明中一体化太阳能无线示功仪包括太阳能供电系统（18）、压力载荷传感器（10）、加速度传感器（11）、控制器（12）、稳压模块（13）、隔离保护模块（14）、无线发送模块（15）、无线接收模块（16）及远程终端rtu（17）；所述太阳能供电系统（18）经隔离保护模块（14）、稳压模块（13）向控制器（12）供电；控制器（12）采集压力载荷传感器（10）及加速度度传感器的数据，算出示功数据后，将示功数据通过无线发送模块（15）发送给无线接收模块（16），无线接收模块（16）将测功数据处理后再发送到远程终端rtu（17）进行数据综合分析处理。

所述太阳能供电系统（18）依次由太阳能电池板（1）、电流电压采样电路1（6）、驱动器（7）、充电电路（19）、电流电压采样电路2（8）和充电电池（9）组成；所述充电电路（19）依次由mos管（2）、续流二极管（3）、电感（4）和电容（5）组成；首先控制器（12）通过电流电压采样电路1（6）采集太阳能板输出的电流电压信号和通过电流电压采样电路2（8）采集电池端输出的电流电压信号，然后控制器（12）对采集的电流电压信号进行分析处理得到驱动器（7）的驱动信号，驱动器（7）再根据驱动信号将太阳能电池板（1）发出的电通过充电电路（19）充入充电电池（9）。

控制器主控芯片可采用dsp、arm及mcu，主要实现太阳能最大输出功率的mppt控制、充电电池充放电的控制、测功数据的采集及无线信号的发送。

如图2所示，是本发明中一体化太阳能无线示功仪的控制方法，具体为：

第一步、充电电池（9）依次通过隔离保护模块（14）、稳压模块（13）向控制器（12）供电。

第二步、控制器（12）通过电流电压采样电路1（6）采集太阳能电池板（1）输出的电流ipv和电压upv，通过电流电压采样电路2（8）采集输入充电电池（9）输出的电流io和电压uo。

第三步、判断天气情况是否满足充电条件，如果是，则进行第四步，如果否，则进行第六步。

第四步、控制器（12）根据太阳能电池板（1）输出的电流ipv和电压upv，算出太阳能电池板（1）输出的功率ppv=upv*ipv，并进行mppt运算，算出mppt扰动值。

第五步、控制器（12）根据mppt扰动值、电流电流io和电压uo，算出控制参量us，生成驱动信号pwm，并通过驱动器（7）驱动充电电路（19）向充电电池（9）充电。

第六步、判断充电电池（9）电量是否充足，如果是，则进行第八步，如果否，则进行第七步。

第七步、控制器（12）调节整个系统工作在间隙性休眠模式，进而调节测功数据的采集和无线发送模块（15）发送数据的频次。

第八步、控制器（12）通过压力载荷传感器（10）采集抽油机的负荷f，通过加速度传感器（11）采集抽油机抽油杆的加速度a(t)，通过对a(t)积分得抽油杆运动的速度:v(t)=v(0)+∫0^ta(t)dt，对速度v(t)集分得到抽油杆的位移s。

第九步、控制器（12）通过无线发送模块（15）将抽油机的负荷f及抽油杆的位移s发送给无线接收模块（16）。

第十步、无线接收模块（16）将接收到的负荷f、位移s数据送到远程终端rtu当中，供用户分析和控制，完成后返回第二步。