基于ARM和CDMA的油井工況遠程監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、抽油機井工況監(jiān)測是石油生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據(jù)。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工操作遠遠不能滿足現(xiàn)代化石油生產(chǎn)的要求。將遠程監(jiān)測系統(tǒng)應用于油井工況監(jiān)測，可以降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足，本文研制出一種集計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監(jiān)測系統(tǒng)。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作

2、狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應關系曲線。傳統(tǒng)的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現(xiàn)長期連續(xù)的監(jiān)測。本系統(tǒng)采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標定，既解決了拉線位移不能長期連續(xù)監(jiān)測的問題，又保證了位移的精度。 本系統(tǒng)由工況傳感器、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并

3、存儲示功圖數(shù)據(jù)，定時將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中繼單元。由數(shù)據(jù)中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數(shù)據(jù)集中后，通過遠程網(wǎng)絡傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對所有示功圖數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持機用于對工況傳感器進行設置和標定，并可以現(xiàn)場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內(nèi)核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數(shù)傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器

4、，增加了數(shù)據(jù)存儲容量和數(shù)據(jù)可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優(yōu)點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的H7710，組成高速、永遠在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。 軟件設計遵循模塊化設計思想，既考慮到各模塊功能的實現(xiàn)，又兼顧了系統(tǒng)總體的協(xié)調(diào)性。本系統(tǒng)軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數(shù)據(jù)中繼單元軟件及數(shù)據(jù)中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數(shù)據(jù)中繼單元軟

5、件由ADS集成開發(fā)環(huán)境編寫，并由AXD仿真調(diào)試器生成可執(zhí)行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數(shù)據(jù)中心運行于服務器/客戶機工作模式，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統(tǒng)中。 通訊網(wǎng)絡由無線數(shù)傳網(wǎng)絡和CDMA網(wǎng)絡組成，工況傳感器與數(shù)據(jù)中繼單元組成無線數(shù)傳網(wǎng)絡，采用ISM工作頻段，實現(xiàn)近距離無線通訊。數(shù)據(jù)中繼單元作為無線數(shù)傳網(wǎng)絡的中心

6、節(jié)點，通過CDMA網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)中心通信處理機相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。 本系統(tǒng)首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結(jié)合的方式，實現(xiàn)抽油井工況長期連續(xù)監(jiān)測，提高了整個系統(tǒng)的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數(shù)傳網(wǎng)絡與CDMA網(wǎng)絡相結(jié)合，兼具無線數(shù)傳網(wǎng)絡與CDMA網(wǎng)絡的優(yōu)點，降低了整個系統(tǒng)的安裝和運行費用；數(shù)據(jù)中心采用服務器/客戶機工作模式，便于用戶共享數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)的各部