專利名稱：管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量監(jiān)控技術(shù)，尤其涉及石油管道中油量的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置及方法。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)石油采集大多采用油田分區(qū)作業(yè)形式，每個(gè)油田平均有油井1000 口左右，每口油井的間距短則十幾公里，長(zhǎng)則幾十上百公里，油井在日常工作中采用無人值守，定期巡視，巡視時(shí)間一般是30天巡視一次。在巡視時(shí)間以外，油井的工作狀態(tài)無從得知，油井在日常工作中最常見的故障有空采一一采油機(jī)在工作而沒有采油；減產(chǎn)一一采油量銳減。一種極端的情況是，在巡視后第二天出現(xiàn)空采，那么就有近30天的時(shí)間，該口油井沒有出油，以油井平均出油量10噸/天計(jì)算，則單井減產(chǎn)300噸，采油機(jī)功率以IOOKw計(jì)算，則浪費(fèi)電量 72000度。以一個(gè)采油場(chǎng)1000 口井為例，在巡視時(shí)間以外由空采、減產(chǎn)等故障引起的采油量減產(chǎn)1 % /年(300天)計(jì)算，每年將減少采油3萬噸，浪費(fèi)電量720萬度，直接經(jīng)濟(jì)損失上千萬。在美、英、德等發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)油井采油工況的監(jiān)控已比較完善，對(duì)采油現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了視頻監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)、采油機(jī)工況數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、防盜監(jiān)控，所有數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星通信傳回中央監(jiān)控室。國(guó)外的一套監(jiān)控系統(tǒng)單點(diǎn)(采油點(diǎn))投資在10萬元以上，在我國(guó)推廣非常有限， 目前只有在海上采油油井中有應(yīng)用。我國(guó)自行研制的基于無線廣域網(wǎng)的視頻現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)復(fù)雜的油路情況，視頻現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的能力是有限的(看不到管道內(nèi)部的情況)，而且造價(jià)也很昂貴， 每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)投資在1. 5 — 2. 0萬元之間，以一個(gè)采油區(qū)1000 口油井計(jì)算，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)一次性設(shè)備投資加上施工費(fèi)用和信息處理系統(tǒng)費(fèi)用在2500萬以上，該類設(shè)備目前在各采油區(qū)應(yīng)用很少。采油作業(yè)區(qū)急需一種，該設(shè)備能及時(shí)監(jiān)測(cè)采油機(jī)的工作情況，及時(shí)將信息傳送到中央監(jiān)控室，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行檢修，這樣可以大大減少因采油機(jī)故障產(chǎn)生的采油量減產(chǎn)及電量浪費(fèi)。在我國(guó)，對(duì)油井采油工況的監(jiān)控還處于研究、發(fā)展中，特別是中西部采油作業(yè)區(qū)。 現(xiàn)在采用較多的是采用視頻現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)，通過無線廣域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳回中央監(jiān)控室。但是針對(duì)復(fù)雜的油路情況，視頻現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的能力是有限的(看不到管道內(nèi)部的情況)、 造價(jià)是昂貴的，因此我們采用的是無線的、實(shí)時(shí)的監(jiān)控模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種能及時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控管道油量且成本低廉的裝置及其工作方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，包括流量傳感器單元、信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元；
所述流量傳感器單元用于將管道中的油量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出；流量傳感器單元的信號(hào)輸出端與信號(hào)傳輸單元的信號(hào)輸入端連接；
信號(hào)傳輸單元用于將流量傳感器單元輸出的信號(hào)通過無線方式傳輸給所述信號(hào)處理單元，同時(shí)接收信號(hào)處理單元發(fā)送的指令信號(hào)；
信號(hào)處理單元與信號(hào)傳輸單元之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述信號(hào)處理單元用于識(shí)別，并轉(zhuǎn)換信號(hào)傳輸單元輸出的信號(hào)，最后將信號(hào)傳輸單元輸出的信號(hào)顯示，信號(hào)處理單元還用于將計(jì)算機(jī)輸出的指令信號(hào)發(fā)送至信號(hào)傳輸單元。優(yōu)選地，所述流量傳感器單元及信號(hào)傳輸單元數(shù)量分別為N個(gè)，所述N取值為大于等于1，N個(gè)流量傳感器單元及信號(hào)傳輸單元對(duì)應(yīng)連接；所述信號(hào)處理單元數(shù)量為1個(gè)，所述信號(hào)處理單元同時(shí)與所述的N個(gè)信號(hào)傳輸單元通過無線方式建立信號(hào)連接。優(yōu)選地，所述流量傳感器單元為熱線式流量傳感器。優(yōu)選地，所述信號(hào)傳輸單元包括第一手機(jī)芯片、第一微處理器與第一 SIM卡；所述第一 SIM卡與第一手機(jī)芯片連接；所述第一微處理器接收流量傳感器單元輸出的信號(hào)，第一微處理器與第一手機(jī)芯片之間有信號(hào)交換。優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元包括第二手機(jī)芯片、第二微處理器與第二 SIM卡；所述第二 SIM卡與第二手機(jī)芯片連接；所述第二手機(jī)芯片與第二微處理器有信號(hào)交換；所述第一手機(jī)芯片與第二手機(jī)芯片按照網(wǎng)絡(luò)GSM協(xié)議通信。所述信號(hào)傳輸單元的工作方法，包括以下步驟
步驟601 判斷信號(hào)處理單元是否有信息輸出若有，則將流量傳感器單元輸出的流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元；若無信息輸出，則接受流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)，同時(shí)信號(hào)傳輸單元開始計(jì)時(shí)，之后執(zhí)行步驟602 ；
步驟602 判斷流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)是否在設(shè)定的閾值范圍內(nèi) 若流量數(shù)據(jù)在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則信號(hào)傳輸單元判斷定時(shí)時(shí)間是否已到若已到定時(shí)時(shí)間，則向信號(hào)處理單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)；若沒有到定時(shí)時(shí)間，則信號(hào)傳輸單元繼續(xù)接受流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)，之后重新執(zhí)行步驟601 ；
若流量數(shù)據(jù)不在所述設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則立即向信號(hào)處理單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)；之后重新執(zhí)行步驟601。優(yōu)選地，信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元按照GSM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。所述的信號(hào)處理單元的工作方法，包括以下步驟
步驟801 判斷計(jì)算機(jī)是否向其發(fā)出指定管道中流量狀況報(bào)告指令若有所述指令發(fā)出，信號(hào)處理單元向指定管道處的信號(hào)傳輸單元發(fā)出指令信號(hào)命令信號(hào)傳輸單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)，之后接受所述信號(hào)傳輸單元輸出的流量數(shù)據(jù)，再將流量數(shù)據(jù)輸出至計(jì)算機(jī)，最后重新執(zhí)行本步驟；若沒有所述指令發(fā)出，信號(hào)處理單元在信號(hào)傳輸單元有信號(hào)輸出時(shí)接受其輸出的流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)，再將流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，之后重新執(zhí)行本步驟。優(yōu)選地，信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元按照GSM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。優(yōu)選地，信號(hào)處理單元與計(jì)算機(jī)通過串口或者USB接口通信。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1、采用單片機(jī)與手機(jī)芯片組成信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元，極大降低了生產(chǎn)成本。2、由于GSM通信系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、手機(jī)耗電量低的特點(diǎn)，因此本系統(tǒng)使用時(shí)不會(huì)因?yàn)榭陀^環(huán)境影響而影響信息的準(zhǔn)確傳輸，系統(tǒng)可靠性高。3、信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元的工作方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道中油量的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，并且用于放置計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理單元的監(jiān)控室不受被監(jiān)控管道的位置限制。4、采用熱線原理進(jìn)行流量測(cè)量，實(shí)現(xiàn)非接觸流量檢測(cè)，可確保系統(tǒng)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
5、同時(shí)實(shí)現(xiàn)采油機(jī)流量檢測(cè)和采油機(jī)故障監(jiān)控。一臺(tái)上位機(jī)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)石油管道中的油量。對(duì)于上位機(jī)的的實(shí)現(xiàn)，還可以采用一臺(tái)智能手機(jī)來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)監(jiān)控室位置的靈活性。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖1是本發(fā)明中管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置的系統(tǒng)框圖。圖2是流量式傳感器與信號(hào)傳輸單元的電路原理框圖。圖3是信號(hào)處理單元及其與計(jì)算機(jī)相連的電路原理框圖。圖4是信號(hào)傳輸單元微處理器控制流程圖。圖5是信號(hào)處理單元微處理器控制流程圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。本發(fā)明公開的管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，包括流量傳感器、信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元。流量傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)傳輸單元的信號(hào)輸入端連接。信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元之間通過無線方式通信。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，可以由1組以上的流量傳感器與信號(hào)傳輸單元連接，分別安裝在不同位置油井的采油管道中；給這些被監(jiān)測(cè)的石油管道編號(hào)，用一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)處理器同時(shí)監(jiān)控多個(gè)信號(hào)傳輸單元傳回的油量信息。見圖1。如圖2，信號(hào)傳輸單元包括微處理器、手機(jī)芯片、SIM卡。流量傳感器單元用于將管道中的石油油量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。微處理器的AD采樣端與流量傳感器的信號(hào)輸出端連接，微處理器用于判斷流量信號(hào)大小是否在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，并將流量信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)按照GMS的AT協(xié)議進(jìn)行編碼，然后將編碼后的流量數(shù)據(jù)輸出給手機(jī)芯片。SIM卡與手機(jī)芯片連接，用于支持手機(jī)芯片工作。手機(jī)信號(hào)用于將流量數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端的信號(hào)處理單元，同時(shí)接收信號(hào)處理單元輸出的指令信號(hào)，并傳輸給微處理器。所述流量傳感器單元可以是熱線式流量傳感器。流量在線檢測(cè)最重要的是選擇恰當(dāng)?shù)牧髁總鞲衅?，在采油機(jī)油路中可以采用超聲波流量傳感器、電磁流量傳感器等進(jìn)行流量檢測(cè)，但這些傳感器存在價(jià)格高(單臺(tái)5000元以上)、日常維護(hù)困難的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用熱線一流量原理進(jìn)行檢測(cè)，可以避免上述缺點(diǎn)，并能保持穩(wěn)定運(yùn)行。熱線一一流量原理是根據(jù)傳感器受到的流體不同的撞擊力產(chǎn)生不同的輸出來判斷管內(nèi)石油的流動(dòng)狀態(tài)。其敏感機(jī)理基于密閉腔體中的能量傳遞，在密閉腔體中有氣體和熱線，熱線是唯一的熱源。當(dāng)裝置通電時(shí)，對(duì)氣體加熱。在熱線能量交換中對(duì)流是主要形式。對(duì)流傳熱的方程為
權(quán)利要求
1.一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征在于，包括流量傳感器單元、信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元；所述流量傳感器單元用于將管道中的油量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出；流量傳感器單元的信號(hào)輸出端與信號(hào)傳輸單元的信號(hào)輸入端連接；信號(hào)傳輸單元用于將流量傳感器單元輸出的信號(hào)通過無線方式傳輸給所述信號(hào)處理單元，同時(shí)接收信號(hào)處理單元發(fā)送的指令信號(hào)；信號(hào)處理單元與信號(hào)傳輸單元之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述信號(hào)處理單元用于識(shí)別，并轉(zhuǎn)換信號(hào)傳輸單元輸出的信號(hào)，最后將信號(hào)傳輸單元輸出的信號(hào)顯示，信號(hào)處理單元還用于將計(jì)算機(jī)輸出的指令信號(hào)發(fā)送至信號(hào)傳輸單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征在于，所述流量傳感器單元及信號(hào)傳輸單元數(shù)量分別為N個(gè)，所述N取值為大于等于1，N個(gè)流量傳感器單元及信號(hào)傳輸單元對(duì)應(yīng)連接；所述信號(hào)處理單元數(shù)量為1個(gè)，所述信號(hào)處理單元同時(shí)與所述的N個(gè)信號(hào)傳輸單元通過無線方式建立信號(hào)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征在于，所述流量傳感器單元為熱線式流量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征在于，所述信號(hào)傳輸單元包括第一手機(jī)芯片、第一微處理器與第一 SIM卡；所述第一 SIM卡與第一手機(jī)芯片連接；所述第一微處理器接收流量傳感器單元輸出的信號(hào)，第一微處理器與第一手機(jī)芯片之間有信號(hào)交換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括第二手機(jī)芯片、第二微處理器與第二 SIM卡；所述第二 SIM卡與第二手機(jī)芯片連接；所述第二手機(jī)芯片與第二微處理器有信號(hào)交換；所述第一手機(jī)芯片與第二手機(jī)芯片按照網(wǎng)絡(luò)GSM協(xié)議通信。
6.權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的信號(hào)傳輸單元的工作方法，其特征在于，包括以下步驟步驟601 判斷信號(hào)處理單元是否有信息輸出若有，則將流量傳感器單元輸出的流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理單元；若無信息輸出，則接受流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)，同時(shí)信號(hào)傳輸單元開始計(jì)時(shí)，之后執(zhí)行步驟602 ；步驟602 判斷流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)是否在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)若流量數(shù)據(jù)在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則信號(hào)傳輸單元判斷定時(shí)時(shí)間是否已到若已到定時(shí)時(shí)間，則向信號(hào)處理單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)；若沒有到定時(shí)時(shí)間，則信號(hào)傳輸單元繼續(xù)接受流量傳感器輸出的流量數(shù)據(jù)，之后重新執(zhí)行步驟601 ；若流量數(shù)據(jù)不在所述設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則立即向信號(hào)處理單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)；之后重新執(zhí)行步驟601。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號(hào)傳輸單元的工作方法，其特征在于，信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元按照GSM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。
8.權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的信號(hào)處理單元的工作方法，其特征在于，包括以下步驟步驟801 判斷計(jì)算機(jī)是否向其發(fā)出指定管道中流量狀況報(bào)告指令若有所述指令發(fā)出，信號(hào)處理單元向指定管道處的信號(hào)傳輸單元發(fā)出指令信號(hào)命令信號(hào)傳輸單元發(fā)送流量數(shù)據(jù)，之后接受所述信號(hào)傳輸單元輸出的流量數(shù)據(jù)，再將流量數(shù)據(jù)輸出至計(jì)算機(jī)，最后重新執(zhí)行本步驟；若沒有所述指令發(fā)出，信號(hào)處理單元在信號(hào)傳輸單元有信號(hào)輸出時(shí)接受其輸出的流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)，再將流量數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的管道編號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，之后重新執(zhí)行本步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)傳輸單元的工作方法，其特征在于，信號(hào)傳輸單元與信號(hào)處理單元按照GSM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)傳輸單元的工作方法，其特征在于，信號(hào)處理單元與計(jì)算機(jī)通過串口或者USB接口通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置及其工作方法，涉及流量監(jiān)控技術(shù)。本發(fā)明的管道中油量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置包括流量傳感器單元、信號(hào)傳輸單元和位于監(jiān)控室的信號(hào)處理單元。流量傳感器單元、信號(hào)傳輸單元主要完成對(duì)油管中石油流量大小的實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)并將采集的信息進(jìn)行無線傳輸。信號(hào)處理單元主要完成對(duì)各個(gè)位于油井現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)傳輸單元輸出的信息進(jìn)行采集和處理，并將這些信息傳輸至計(jì)算機(jī)。本發(fā)明具有成本低、信號(hào)傳輸可靠性高、用于放置計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理單元的監(jiān)控室不受被監(jiān)控管道的位置限制的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04M11/00GK102331756SQ20111018194
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者周波, 江華 申請(qǐng)人:四川理工學(xué)院