[发明专利]一种石油钻井钻台数据采集装置

权利要求书

1.一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，所述石油钻井钻台数据采集装置的装置箱体内部设置有防爆电源、传感器接口模块、数据采集板和指令下传控制板；

所述防爆电源用于将220v交流电源转为传感器和电路板所需的直流电源，所述防爆电源具有初级开关模式并采用选择性熔断技术，防爆电源的熔断器件带有保护涂层；

所述传感器接口模块用于给传感器供电，所述传感器接口模块采用雷莫接插件与各种传感器进行连接并采用隔离栅对各路传感器信号进行光电隔离；

所述数据采集板包括电源模块、数据采集模块、数据存储模块、数据传输模块和可编程控制模块，所述电源模块用于将防爆电源输出的电源转化为成所需的电压，所述电源模块具有瞬态电压抑制器,用以抑制雷击电流，所述数据采集模块用于对外部传感器信号进行数字化，所述数据存储模块用于存储实时采集的传感器数据，所述数据传输模块用于将实时采集的传感器数据通过网络传输至上位机，

所述可编程控制模块用于控制所述数据采集模块按照时序进行传感器信号采集，同时控制将采集的实时数据进行存储，还用于控制数据传输模块将实时采集的数据远程传输给上位机，以及用于将上位机下发的下传控制指令发送给指令下传控制板。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，所述防爆电源由AC-DC模块和DC-DC模块组成，所述数据采集板还包括温度测试模块，所述温度测试模块用于测量防爆电源内部温度和箱体内部温度。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，所述电源模块采用WRB2424S-3WR2模块，将防爆电源AC-DC模块输出的24V经保护滤波后输出；将防爆电源DC-DC输出的5V经保护滤波后输出；将5V电源转化为3.3V，供应给数据采集板和指令下传控制板。

4.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，所述电源模块采用WRB2424S-3WR2模块，WRB2424S-3WR2模块电压正极输入端VI+由防爆电源AC-DC模块输出的24V电源经瞬态抑制二极管，串联正温度系数PTC自恢复保险丝保护后，再经过电容滤波后进入WRB2424S-3WR2模块；WRB2424S-3WR2模块电压正极输出端VO+经1个电感和3个电容组成的滤波电路滤波后，再经保护滤波后输出24V；5V电源由防爆电源DC-DC模块输出的5V经保护滤波后输出；3.3V电源由5V电源转化而来。

5.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，数据采集模块包含有3路模拟信号和2路脉冲信号；数据的采集在现场可编程逻辑门阵列FPGA电路的控制下有序进行，其中模拟信号采用16位的A/D将信号进行数字化，然后采用锁存器进行锁存；脉冲信号经调理后直接接入现场可编程逻辑门阵列FPGA电路进行计数。

6.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，可编程控制模块采用现场可编程逻辑门阵列 FPGA+嵌入式微处理器ARM的结构，现场可编程逻辑门阵列FPGA电路负责对传感器信号采集的控制；嵌入式微处理器ARM负责对采集的实时数据进行存储，同时负责与上位机的TCP/IP通讯，并分别与司钻显示器和下传控制板的RS485接口通讯。

7.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，数据存储模块采用64MB的SDRAM同步动态随机存取内存和2GB的闪存，同时支持外接DOM盘的方式，将实时采集的数据在本地进行存储，同时实时发送给上位机。

8.根据权利要求1所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，所述指令下传控制板采用基于嵌入式微处理器ARM的控制器，通过RS485接口与数据采集板进行通讯，将上位机下传的指令转换为控制信号，进而控制指令下传装置。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于，防爆电源采用隔爆封装盒进行封装，达到隔爆的效果。

10.根据权利要求1-8任一所述的一种石油钻井钻台数据采集装置，其特征在于：所述指令下传控制板包括通讯模块、驱动模块和控制模块；所述通讯模块用于与数据采集板进行通讯，实现数据的交换，所述驱动模块用于将控制指令转化为4～20mA的驱动电流和/或0～24V的电压信号，从而驱动指令下传，所述控制模块用于控制通讯模块和驱动模块。