专利名称：油水井自动化远程无线监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田生产中的油水井自动化远程监控装置。
技术背景对于自动化监控的油井，每口井都有许多需要测控的参数；如抽油 机悬点载荷、悬点位移、油压、套压、流体温度、流量、曲柄销子报 警等参数。目前，采用常规RTU (远程终端单元)都是通过电缆与各个 传感器相连接，施工安装需要将这些电缆穿管、埋地、接线调试。因 此电缆、施工、调试的费用很高，由于每口油井都要不定期地进行修 井作业，修井作业期间容易造成电缆及接线的损坏；还需要定期对传 感器进行标定；另外，自然老化以及人为破坏等因数也会使得电缆或 接头受损。对于安装了 RTU及各种传感器的油井来说，电缆和接头的 损坏以及连带电源、接口电路的损坏是整体维护工作量的70%以上。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种油水井自动化远程无线监控装置，嵌入微功耗无线收发单元。工作时RTU对上位机(测控中心)可以使 用GPRS、 C匿A或其他无线通讯方式，对下(载荷、位移、油压、套压、 温度、流量、报警等)都可以无线采集各个传感器使用微功耗的小无 线通讯方式。这种模式使得RTU与上、下位之间没有任何连线，数据 交换全部由无线方式进行。RTU与传感器之间采用微功耗的小无线通讯 方式，不受井场环境的影响。克服现有的采用常规RTU监控的油井， 电缆、施工、调试的费用很高，容易造成电缆及接线的损坏的不足。 本实用新型的技术解决方案是这样实现的，油水井自动化远程无线4监控装置，主要由微处理器、微功耗无线收发模块、GPRS/C匿A通讯模 块、天文时钟、数据存储器、接口电路、操作键盘及宽温液晶显示器 构成。采用SMT表贴工艺，将微处理器、天文时钟、数据存储器、接 口电路集成在电路板上。外壳为铝制隔爆型，其特征是主电路板上 安装有微处理器、RS232/485接口电路、无线数据收发模块、GPRS/C匿A 通讯模块、键盘显示电路、数据存储器、天文时钟电路、USB接口电路 及电源电路。微处理器通过导线分别与无线数据收发模块、天文时钟、 数据存储器、操作键盘、宽温液晶显示器、USB接口和RS232/485接口 相连接。RS232/485接口与GPRS/CDMA通讯模块相连接。本实用新型具 有采集模拟量、数字量、指令控制输出、数据存储、数据传输、显示 及键盘设置功能，可以完成油水井所需要的各种操作。 在上述技术解决方案中，特征还在于
(1) 微功耗无线收发模块U4采用NRF905单片型，能进行程序控制 频点、增益及通讯速率参数，其引脚3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13 分别与微处理器U1的脚1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30连接，脚 1、 7、 8、 15接参考地，脚2接电源，脚RF接天线。
(2) 数据存储器U3采用AT45DB321B，能存储1MB数据，其引脚 16+15、 14、 13与微处理器U1的脚61、 64、 54连接，脚2、 3、 7接电 源，脚8接参考地。
(3) 天文时钟U2采用DS1305单片型，能产生年、月、日、时、分、 秒，同时还具有两个中断口，其引脚15、 14和12分别与微处理器U1 的脚61、 64、 52连接，脚3、 5接32.768kHz晶体震荡器，脚17、 20 接电源，脚l接备用电池，脚2、 10、 ll接参考地。
(4) 微处理器U1的脚9、 14、 15、 66、 67、 72分别接操作键盘显示
面板六个触摸键，完成对应上、下、左、右、返回、确定功能。
(5) 宽温液晶显示器采用台湾精显的320x240宽温显示屏，其引脚6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分别与微处理器Ul的脚36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5连接，脚1、 17、 14接 电源，15脚接参考地。
(6)微处理器Ul的脚8、 10通过0. 1K电阻连接到USB接口的脚2、 3， USB的脚4连接参考地。 本实用新型有益效果是-
本实用新型油水井自动化远程无线监控装置，嵌入微功耗无线收发 单元，对于油井的各种参数都可以无线采集，相当于一个小型的集散 测控系统，由于没有连接线，系统的扩容十分方便，测控参量的类型、 点数几乎不受限制，因此可以适应抽油机、螺杆泵、电潜泵、注水井 等不同种类的井使用，只需要软件配置即可。
系统工作时RTU对上位机(测控中心)可以使用GPRS、 CDMA或其 他无线通讯方式，构成网络型的RTU，对于分散的井群构成测控系统非 常方便，若采用多中心方式则可以多级管理人员在千里之外进行操作。
测控点(载荷、位移、油压、套压、温度、流量、报警等)都使用 微功耗的小无线通讯方式，与RTU之间没有任何连接线，因此各个传 感器的安装十分简单，比如压力传感器只需采油工人象安装普通压力 表一样的安装即可，不需要专业技术人员连接电源、数据线等操作， 也无须接线后的电路调试。
本实用新型取消了 RTU与传感器之间的连接线，没有电缆及附设施 工等费用、明显的降低了系统安装成本，并消除了由于电缆及接插件 引起的故障。
由于采用无线数据传输系统，没有各个电缆及信号线因老化、人为 破坏及作业施工引起的故障，系统的可靠性大大提高，可以减少专人 维护的工作量、维护工作量大大减少，维护的成本大大降低。
屏幕显示采用中文界面，菜单方式，操作者一目了然，可以方便的设置各种功能，可操作性强。取消RTU与传感器之间的连接线，使系统的安装简易快捷。本实用 新型的应用降低电缆及施工费用、减少专人维护的工作量、各传感器 只是简单安装，无需专职人员、免除电缆附设及施工费用，安装费用 降低、由电缆及接头引起的故障为零，维护工作量大大减少、测量参 数的扩展非常容易，没有点数限制。
图l是本实用新型油水井自动化远程无线监控装置的原理框图。 图2是本实用新型油水井自动化远程无线监控装置的电路图具体实施方式
实施例1:以一个HAJ-RTU油水井自动化远程无线监控装置为例， 对其结构进行详细说明。参阅图l。油水井自动化远程无线监控装置由微处理器、微功耗无 线收发模块、GPRS通讯模块、天文时钟、数据存储器、接口电路、操 作键盘及宽温液晶显示器构成。采用SMT表贴工艺，将微处理器、天 文时钟、数据存储器、接口电路集成在电路板上。外壳为铝制隔爆型。 主电路板上安装有微处理器、RS232/485接口电路、无线数据收发模块、 GPRS通讯模块、键盘显示电路、数据存储器、天文时钟电路、USB接 口电路及电源电路。微处理器通过导线分别与无线数据收发模块、天 文时钟、数据存储器、操作键盘、宽温液晶显示器、USB接口和RS232/485 接口相连接。RS232/485接口与GPRS通讯模块相连接。参阅图2。 (a)微功耗无线收发模块U4采用NRF905单片型，能进 行程序控制频点、增益及通讯速率参数，其引脚3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13分别与微处理器U1的脚1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30连接，脚l、 7、 8、 15接参考地，脚2接电源，脚RF接天线。
(b) 存储电路U3采用AT45DB321B，能存储1MB数据，其引脚16+15、 14、 13与微处理器Ul的脚61、 64、 54连接，脚2、 3、 7接电源，脚 8接参考地。
(c) 时钟电路U2采用DS1305单片型，能产生年、月、日、时、分、 秒，同时还具有两个中断口，其引脚15、 14和12分别与微处理器U1 的脚61、 64、 52连接，脚3、 5接32. 768kHz晶体震荡器，脚17、 20 接电源，脚l接备用电池，脚2、 10、 ll接参考地。
(d) 微处理器Ul的脚9、 14、 15、 66、 67、 72分别接键盘电路显示 面板的六个触摸键，完成对应上、下、左、右、返回、确定功能。
(e) 液晶显示采用台湾精显的320x240宽温显示屏，其引脚6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分别与微处理器U1的脚36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5连接，脚1、 17、 14接电源，15 脚接参考地。
(f) 微处理器Ul的脚8、 IO通过O. 1K电阻连接到USB接口的脚2、 3， USB的脚4连接参考地。
本实用新型安装在隔爆盒内，通过隔爆玻璃可以看见屏幕，屏幕 下方有防雨隔尘的六个触摸薄膜键盘，在监控现场连接220V交流电源 即可使用。使用时根据井况所须测控参数进行配置，调出配置菜单可 以选择压力、温度、流量、示功图、报警等点数，并可直接采集显示 各个参数的数值。对于具体的单井需要选择具体的小无线频点，该井 所有的测控传感器都因该工作在同频点之下，相邻的井则需要选择其 他频点，避免同频干扰，由于是微功耗通讯，超过300米的距离就不 会有同频干扰了，另外每一个RTU可以设定不同的地址，上位机可以 通过地址对应不同的RTU进行操作。
权利要求1、一种油水井自动化远程无线监控装置，主要由微处理器、微功耗无线收发模块、GPRS/CDMA通讯模块、天文时钟、数据存储器、接口电路、操作键盘及宽温液晶显示器构成，采用SMT表贴工艺，将微处理器、天文时钟、数据存储器、接口电路集成在电路板上，外壳为铝制隔爆型，其特征是主电路板上安装有微处理器、RS232/485接口电路、无线数据收发模块、GPRS/CDMA通讯模块、键盘显示电路、数据存储器、天文时钟电路、USB接口电路及电源电路；微处理器通过导线分别与无线数据收发模块、天文时钟、数据存储器、操作键盘、宽温液晶显示器、USB接口和RS232/485接口相连接，RS232/485接口与GPRS/CDMA通讯模块相连接。
2、 根据权利要求1所述的油水井自动化远程无线监控装置，其特 征是(a) 微功耗无线收发模块U4采用NRF905单片型，能进行程序控制 频点、增益及通讯速率参数，其引脚3、 6、 4、 12、 16、 11、 14和13 分别与微处理器U1的脚1 8、 19、 23、 25、 27、 33、 31、 30连接，脚 1、 7、 8、 15接参考地，脚2接电源，脚RF接天线；(b) 数据存储器U3采用AT45DB321B，能存储1MB数据，其引脚 16+15、 14、 13与微处理器U1的脚61、 64、 54连接，脚2、 3、 7接电 源，脚8接参考地；(c) 天文时钟U2采用DS1305单片型，能产生年、月、日、时、分、 秒，同时还具有两个中断口，其引脚15、 14和12分别与微处理器U1 的脚61、 64、 52连接，脚3、 5接32. 768kHz晶体震荡器，脚17、 20 接电源，脚l接备用电池，脚2、 10、 ll接参考地；(d) 微处理器Ul的脚9、 14、 15、 66、 67、 72分别接操作键盘显示面板的六个触摸键，完成对应上、下、左、右、返回、确定功能；(e) 宽温液晶显示器采用台湾精显的320x240宽温显示屏，其引脚 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 2、 3、 5和4分别与微处理器Ul的脚36、 37、 38、 39、 41、 43、 45、 47、 65、 62、 51、 5连接，脚1、 17、 14接 电源，15脚接参考地；(f) 微处理器Ul的脚8、 IO通过O. 1K电阻连接到USB接口的脚2、 3， USB的脚4连接参考地。
专利摘要油水井自动化远程无线监控装置，应用于油田生产中的油水井自动化远程监控。特征主电路板上安装有微处理器、RS232/485接口电路、无线数据收发模块、GPRS/CDMA通讯模块、键盘显示电路、数据存储器、天文时钟电路、USB接口电路及电源电路。微处理器通过导线分别与无线数据收发模块、天文时钟、数据存储器、操作键盘、宽温液晶显示器、USB接口和RS232/485接口相连接。RS232/485接口与GPRS/CDMA通讯模块相连接。效果能对油井的各种参数载荷、位移、油压、套压、温度、流量、报警等无线采集。不受井场环境的影响。取消RTU与传感器之间的连接线，使系统的安装简易快捷，降低电缆及施工费用、减少专人维护工作量。
文档编号G08C17/02GK201170092SQ20082007930
公开日2008年12月24日 申请日期2008年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者张瑞华, 柏小京 申请人:中国石油天然气股份有限公司