CN201716840U - 嵌入式油田数据远程无线采集装置 - Google Patents

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黄家才
郭婧
温秀兰
刘天民
王强
苏青
李春宇
牟弋
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Abstract

本实用新型属于数据传输技术领域，是一种嵌入式油田数据远程无线采集装置，包括无线采集单元、中继单元和远程监控单元；无线采集单元与中继单元无线通信连接，用以采集油田数据并发送至中继单元；中继单元与远程监控单元无线通信连接，用以将油田数据打包后发送至远程监控单元生成报表数据。中继单元根据设定的采集时间间隔，定期通过无线发射模块向各采集单元发送数据采集命令；采集单元收到该命令后，开始采集现场数据，并把采集到的数据通过无线发射模块发送给中继单元；中继单元收到采集单元发来的现场数据后，把数据打包后通过GPRS模块发送到远程监控单元。本实用新型无需现场繁琐的电缆布线，并可对现场参数实时采集与传送，工作效率高。

Description

嵌入式油田数据远程无线采集装置
技术领域
本实用新型属于数据传输技术领域，涉及油田数据采集监控的无线远程传输，具体的说是一种嵌入式油田数据远程无线采集装置。
背景技术
油田的数据信息是油田生产过程中的重要参数。目前对油田数据的采集有三种方式：人工读取、有线自动采集、无线自动采集。这三种方法都有缺陷，其中人工读取方式必须有固定的工作人员每隔一段时间上报一次油田数据，浪费了时间也浪费了人力；有线自动采集方式把现场数据通过电缆传输到控制中心的计算机上，这种方式需要复杂的现场布线，成本很高；无线自动采集方式通过无线通讯设备把油田数据实时传送到远程计算机，但这种无线通讯设备功耗比较大，而且传输距离不会太远，采集现场还是需要复杂的布线。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种嵌入式油田数据远程无线采集装置，无需现场繁琐的电缆布线，并可对现场参数实时采集与传送，工作效率高。
本实用新型解决以上技术问题的技术方案是：
嵌入式油田数据远程无线采集装置，包括无线采集单元、中继单元和远程监控单元；无线采集单元与中继单元无线通信连接，用以采集油田数据并发送至中继单元；中继单元与远程监控单元无线通信连接，用以将油田数据打包后发送至远程监控单元生成报表数据。
这样，中继单元根据设定的采集时间间隔，定期通过无线发射模块向各采集单元发送数据采集命令；采集单元收到该命令后，开始采集现场数据，并把采集到的数据通过无线发射模块发送给中继单元；中继单元收到采集单元发来的现场数据后，把数据打包后通过GPRS模块发送到远程监控单元；远程监控单元收到中继单元发来的数据，并形成报表。
作为本实用新型进一步限定的技术方案：
无线采集单元包括无线发射模块、低功耗处理器、传感器和电池管理模块；低功耗处理器分别和无线发射模块、传感器以及电池管理模块相连，电池管理模块与传感器以及线发射模块相连。。
中继单元包括无线发射模块、嵌入式微控制器、GPRS模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源管理模块；嵌入式微控制器分别与无线发射模块、GPRS模块、存储模块、显示模块、键盘模块以及电源管理模块连接。
远程监控单元含有连接到互联网上的计算机，能实时收到中继单元发来的数据，并形成报表。
低功耗处理器采用低功耗高性能的16位处理器MSP430F4250。嵌入式微控制器采用高性能的32位处理器STM32F103。本实用新型可以完全采用现有模块或器件作为相应单元，将其组合连接在一起即可实现上述技术方案，因此切实可行。
本实用新型的优点是：(1)无线采集单元采取低功耗设计方案，电池供电，不需要现场提供额外电源，这就避免了现场繁琐的电缆布线，降低了成本，特别适合于油田采集点分散且布线困难的特点；(2)远程监控单元可以远离生产现场；(3)各采集单元对现场参数实时采集与传送，远程监控单元自动生成报表，有利于集中管理并极大地提高了工作效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是无线采集单元的结构框图。
图3是无线采集单元的电路图。
图4是中继单元的结构框图。
图5是中继单元的电路图。
具体实施方式
实施例一
本实施例是一种嵌入式油田数据远程无线采集装置，如图1所示，包括无线采集单元1、中继单元2和远程监控单元3；具有多个无线采集单元1，每个无线采集单元1对应一个待采集的参数，多个无线采集单元1通过无线发射模块与中继单元2连接；中继单元2把每个无线采集单元1发来的数据打包后，通过GPRS模块发送到远程监控单元3，远程监控单元3把接收到的数据包先解包然后形成报表，也可以存储起来。无线采集单元1如图2所示，包括无线发射模块7、低功耗处理器5、传感器6和电池管理模块4；低功耗处理器5分别和电池管理模块4、无线发射模块7以及传感器6相连，电池管理模块4同时和传感器6以及无线发射模块7相连为其提供电源。中继单元2如图4所示，包括无线发射模块10、嵌入式微控制器11、GPRS模块12、键盘模块13、显示模块14、存储模块8和电源管理模块9；嵌入式微控制器11分别与无线发射模块10、GPRS模块12、存储模块8、显示模块14、键盘模块13以及电源管理模块9连接。
工作时，中继单元2根据设定的采集时间间隔，定期通过无线发射模块10向各采集单元1发送数据采集命令；采集单元1收到该命令后，立即把传感器6电源接通，待传感器6状态稳定后开始采集现场数据，最后把采集到的数据通过无线发射模块7发送给中继单元2；当中继单元2收到所有采集单元1发来的现场数据后，首先把这些数据按照一定的格式打包，然后把打包后的数据存到存储模块8中供现场工作人员调用查看，最后再把打包后的数据通过GPRS模块12发送到远程监控单元3；远程监控单元3中的计算机连接到互联网上，能实时收到中继单元2发来的数据，并形成报表。
无线采集单元的电路图如图3所示，3v电池通过电池插座J1为低功耗处理器5和无线发射模块7供电。为了降低功耗增加采集单元的工作时间，低功耗处理器5平时进入休眠状态，而无线发射模块7设置成定时唤醒状态，即定期退出休眠进入无线接收状态，若在规定的唤醒时间内没有收到数据，就再次进入休眠状态。若无线发射模块7在唤醒时间内收到中继单元2发来的命令时，通过管脚GD00唤醒低功耗处理器5，进入数据采集处理程序。此外低功耗处理器5通过其管脚P2.1、电阻R1和三极管T1控制3v电池是否给传感器6供电。当需要采集现场数据时，低功耗处理器5的管脚P2.1输出低电平，此时三极管T1导通，为后面的基准电压芯片U1提供工作电压。基准电压芯片U1输出1.250V的基准电压，该电压一方面给低功耗处理器5的内部AD提供参考电压，另一方面通过后面的电阻R2、R3、R4和运放芯片U2构成恒流源电路给传感器U5提供恒定电流。当数据采集结束后，低功耗处理器5的管脚P2.1输出高电平，三极管T1截至，后面的基准电压芯片U1以及传感器U5停止工作，降低了整个***的功耗。低功耗处理器5把采集到的数据打包发给中继单元2。
中继单元的电路如图5所示，现场过来的24V电源通过电压转换芯片U7产生12V的电压给GPRS模块12供电，此外12V电压再通过电压转换芯片U8产生3.3V的电压给无线发射模块10、嵌入式微控制器11、显示模块14、键盘模块13和存储模块8供电。嵌入式微控制器11运行UC/OS-II操作***，具有很好的实时性。当嵌入式微控制器11收到各无线采集单元1发来的打包数据时，先把数据解包按照一定格式存到存储模块8中，再通过GPRS模块12把数据发到远程监控单元3。现场操作员也可以通过操作键盘模块13把各采集单元1发来的历史数据显示在显示模块14上。
本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：包括无线采集单元、中继单元和远程监控单元；所述无线采集单元与中继单元无线通信连接，用以采集油田数据并发送至中继单元；所述中继单元与远程监控单元无线通信连接，用以将油田数据打包后发送至远程监控单元生成报表数据。
2.如权利要求1所述的嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：所述无线采集单元包括无线发射模块、低功耗处理器、传感器和电池管理模块；所述低功耗处理器分别和无线发射模块、传感器以及电池管理模块相连，所述电池管理模块与传感器以及线发射模块相连。
3.如权利要求2所述的嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：所述的低功耗处理器采用16位处理器MSP430F4250。
4.如权利要求1所述的嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：所述中继单元包括无线发射模块、嵌入式微控制器、GPRS模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源管理模块；所述嵌入式微控制器分别与无线发射模块、GPRS模块、存储模块、显示模块、键盘模块以及电源管理模块连接。
5.如权利要求4所述的嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：所述嵌入式微控制器采用32位处理器STM32F103。
6.如权利要求1所述的嵌入式油田数据远程无线采集装置，其特征在于：所述远程监控单元含有连接到互联网上的计算机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102121365A (zh) * 2011-03-09 2011-07-13 黑龙江八一农垦大学 油田抽油机工况无线数据采集与监控***
CN110493884A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 华北水利水电大学 一种低功耗监测数据无线采集***和方法

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