专利名称：一种嵌入式数字化油田节能测控系统的制作方法
技术领域：
一种嵌入式数字化油田节能测控系统技术领域[0001]本实用新型属于嵌入式、自动化测控与智能仪器仪表技术领域，涉及一种集测量、 控制与管理一体化的嵌入式自动测控管系统，更进一步涉及一种数字化油田节能系统。
背景技术：
[0002]有杆抽油是国内外石油工业传统的机械采油方式之一，在机械采油中占绝对主导地位。常规游梁式抽油机是机械采油应用最广泛的抽油设备，其以结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维修方便等优点，在机械采油中占有举足轻重的地位。但是，目前游梁式抽油机仍然存在以下问题[0003]1)系统工作效率低当前的各种节能系统无法解决抽油机工作能力动态响应负荷变化的问题，并且会使油井的产量降低。[0004]2)抽油机平衡度问题抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。现有绝大部分抽油机的配重严重不平衡，造成了过大的冲击电流，这不仅浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全。[0005]3)油井监控管理不便、故障诊断困难采油现场各种设施的工作状态及采出原油的数据直接关系到油田生产的稳定及原油质量。目前大多由人工定时检查设备运行情况并测量、统计采油数据。人工采集数据受到井场距离、道路交通、天气状况等各种因素的限制， 从而影响了设备监控与采油数据的实时性和准确性，不能及时发现油井故障。而且这种人工的测量活动获取的数据难以快捷地集中进行管理和保存，不可避免地导致效率低下，并且不便于为进一步的研究积累原始数据。[0006]现有的能较全面解决以上问题的抽油机网络测控节能系统包括抽油机现场测控装置和远程监控与信息管理单元，抽油机现场测控装置包括传感器、驱动器、继电保护单元、控制单元、键盘及显示器、通信单元和USB存储接口，抽油机现场测控装置分别通过传感器、驱动器、继电保护单元与抽油机连接；控制单元上分别连接有传感器模块、变频调速模块、继电保护模块、人机界面、USB存储接口和无线通信模块，传感器模块与继电保护模块连接，继电保护模块还分别与电源和变频调速模块连接，变频调速模块与抽油机电机连接； 通信单元用于将控制单元的现场数据动态采集、显示、冲次调节进行远传通信。远程监控与信息管理单元包括控制中心、无线通信单元、GSM网络通信网关、手机，无线通信单元实现控制中心与现场测控装置的数据通信，控制中心通过GSM通信网关与手机之间连接。控制中心对来自现场采集的数据进行处理、远程监控与管理。控制中心根据现场采集的数据进行示功图、产液量、泵功图、抽油机平衡度的软测量计算，并给出最大产液量对应的冲次数据和平衡调整参数，再通过无线通信单元(网络)发送到抽油机现场控制器，控制抽油机运行的最佳冲次，达到提高抽油效率和节能目的。此外，控制中心对现场采集历史数据进行长期存储，供技术人员进行查询、研究、分析使用。[0007]此种系统现场测控装置结构简单，仅能进行简单数据采集和控制，不能脱离控制中心进行独立分析判断，不能很好适应数字化油田集散控制的要求；此系统对网络通信能力要求较高，再加上其网络通信采用的是无线数传电台方式，传输距离近，扩展性、稳定性和抗干扰性较差，传输性能的好坏直接影响了系统功能的实现；此外，数字化油田需要实现 “三遥”，而此系统没有设置远程控制抽油机启停以及远程设置参数等功能，也不能很好适应目前油田数字化管理的需求。实用新型内容[0008]本实用新型所解决的技术问题是提供一种性价比高、系统化强、功能完善、稳定可靠、抽油机冲次检测调整智能化、抽油机和井场动态数据检测管理的嵌入式数字化油田节能测控系统。[0009]为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案[0010]一种嵌入式数字化油田节能测控系统，包括抽油机现场测控装置和远程监控与信息管理单元，抽油机现场测控装置的控制单元采用嵌入式DSP和ARM芯片作为控制单元核心构架，通信单元采用通用GPRS或者CDMA IX通信模块，远程监控与信息管理单元设置有远程控制模块，控制中心通过远程控制模块与抽油机现场测控装置的通信单元连接。[0011]上述的以嵌入式DSP和ARM芯片作为核心构架的控制单元设置有1个以太网接口、1个USB接口、5个RS232串口、1个SD存储接口、20个通用数字I/O 口、1个触摸IXD屏接口。[0012]上述的控制单元的芯片型号为飞思卡尔DSP56F807和三星电子S3C2440A芯片。[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果[0014]本实用新型有效实现了抽油机冲次实时闭环调节的自动化，数据测量、远程监控的集散一体化管理，系统能在本地根据油井工况变化情况实时动态调节抽油机冲次，保证了抽油机始终处在最佳工作状态，大大提高了抽油效率，节电效果非常明显；系统通过现场测控装置实现了完善的本地数据采集、井下和抽油机工况数据的软测量计算等功能，提高了抽油机监控管理的效率和稳定性；系统通过无线基础通信网络和对应网关实现了现场测控装置与远程监控与信息管理系统的可靠稳定通信，并通过远程控制模块实现了抽油机的远程启停和参数设置功能，减少了人工管理的强度，提高了油田整体管理水平和经济效益。
[0015]图1为本实用新型的结构框图；[0016]图2为本实用新型的智能控制模块的结构框图。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。[0018]参见图1、2，本实用新型包括抽油机现场测控装置和远程监控与信息管理单元，抽油机现场测控装置的控制单元采用嵌入式飞思卡尔DSP56F807和三星电子S3C2440A芯片作为核心构架，通信单元7采用采用通用GPRS (或者CDMA IX)通信模块。远程监控与信息管理单元增加远程控制模块，控制中心通过远程控制模块12与抽油机现场测控装置的通信单元7通信。[0019]控制单元以嵌入式飞思卡尔DSP56F807和三星电子S3C2440A芯片作为核心构架，设置有1个以太网接口、1个USB接口、5个RS232串口、1个SD存储接口、20个通用数字I/ 0 口、1个触摸IXD屏接口。此单元为现场测控装置的控制中枢，达到数据采集、处理、显示、 存储、传输、远程通信和电动机调速控制的目的。[0020] 传感器2对抽油机1的压力、位移等物理量现场数据动态采集后送入控制单元5 中，控制单元5上有触摸LCD屏6和USB存储接口，通过对现场所采数据和抽油机、油井参数的分析，进行油井示功图、泵功图、产液量、动液面以及抽油机的减速器扭矩、平衡度等工况数据的软测量计算，并给出最大产液量对应的冲次数据，通过驱动器3控制抽油机1的电动机调速；控制单元5通过继电保护单元4对供电子系统电参数的测量，进而计算判定对抽油机1的电动机和控制单元本身过压、过流现象的保护；控制单元5还通过现场无线通信单元7与控制中心远程监控与信息管理系统的无线通信基础网络8进行远传通信，将抽油机、 油井参数和软测量计算数据上传显示以便集中监控；无线通信基础网络8和控制中心9互连，控制中心9通过GSM通信网关10与手机11之间通信，通过远程控制模块12与现场无线通信单元7通信，下发远程抽油机启停控制指令以及远程参数设置指令。
权利要求1.一种嵌入式数字化油田节能测控系统，包括抽油机现场测控装置和远程监控与信息管理单元，其特征在于抽油机现场测控装置的控制单元(5)采用嵌入式DSP和ARM芯片作为控制单元核心构架，通信单元(7)采用通用GPRS或者CDMA IX通信模块，远程监控与信息管理单元设置有远程控制模块(12)，控制中心通过远程控制模块(12)与抽油机现场测控装置的通信单元(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式数字化油田节能测控系统，其特征在于所述的以嵌入式DSP和ARM芯片作为核心构架的控制单元(5)设置有1个以太网接口、1个USB接口、5个RS232串口、1个SD存储接口、20个通用数字I/O 口、1个触摸IXD屏接口。
3.根据权利要求1或2所述的一种嵌入式数字化油田节能测控系统，其特征在于所述的控制单元(5)的芯片型号为飞思卡尔DSP56F807和三星电子S3C2440A芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种嵌入式数字化油田节能测控系统。有杆抽油在机械采油中占绝对主导地位，但存在以下问题系统工作效率低、抽油机平衡度问题、油井监控管理不便、故障诊断困难。本实用新型的抽油机现场测控装置的控制单元采用嵌入式DSP和ARM芯片作为核心构架，通信单元采用通用GPRS或者CDMA1X通信模块，远程监控与信息管理单元设置有远程控制模块，通过远程控制模块可实现对抽油机的远程启停和参数设置。本实用新型有效实现了抽油机冲次实时闭环调节的自动化，数据测量、远程监控的集散一体化管理，能在本地根据油井工况变化实时动态调节抽油机冲次，提高了油田管理水平和经济效益。
文档编号G05B19/418GK202257209SQ20112028320
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者杜双伯, 段炼, 郑辑光, 韩九强 申请人:西安交通大学, 陕西硅格科技有限公司