[发明专利]基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置及方法,充分考虑油田生产的实际需求，提供多种抽油井生产过程中的重要数据，如产液量、耗电量、泵效、系统效率、停电停井记录、电机各项电参数等关键变量和参数，可以对抽油机运行过程中的各项重要参数进行全面的检测，同时多项参数的计算方式可以用户根据需求自行选择，评估标准多样化，可以有效地协助现场工程师对油井的运行状态进行全面的评估和诊断。

主权项

1.基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置，其特征在于包括以下组成部分：电源稳压模块，由外部开关电源，5V稳压电路，3.3V稳压电路，和电源滤波电路组成，向整个装置中的其他各个模块提供稳定的电压和充足的电流；互感器模块，通过三个一级电流互感器，和三个二级电流互感器将互感器一次侧的高电压信号和大电流信号按照一定的比例变换传递到二次侧成为低电压信号和小电流信号，同时将电气隔离；信号调理模块，通过高精度I‑V转换电路和抗混叠滤波器电路将互感器模块二次侧输出的电流信号变换成为电压信号，并且对电压信号中的高频信号进行滤波，提高采集到数据的精度；三相多功能电能计量模块，通过三相电量计电路和脉冲光电隔离输出电路对信号调理模块输出的信号进行采集、处理和计算，得到抽油机电机在运行过程的各项电参数，并将参数发送到嵌入式数据处理模块；键盘输入模块，由薄膜键盘、消抖电路、按键接口组成，设置装置的各项系统参数，向嵌入式数据处理模块输入数据，对装置的各项显示界面进行切换，实现用户和装置的人机交互；外部通讯模块，由USB通讯电路，RS232/RS485通讯电路组成，并和外部设备进行数据通讯，可通过多种方式和外部设备相连进行通讯；将系统内部的运行信息实时输出到相连外部设备中，并接收来自外部的特定指令，将指令输入嵌入式数据处理模块中；以太网通信模块，由W5500网络通信电路和RJ45通讯接口电路组成，和上位机进行网络通讯和数据传输，通过以太网获取上位机的指令，解析指令后将上位机所需要的数据和信息发送给上位机，或者按照上位机的指令对系统内部的参数进行设置，并输入嵌入式数据处理模块中；实时时钟模块，由备用电源、实时时钟电路、备用电源防过充电路组成，向装置提供一种持续运行的实时时钟，使本装置即使在断电的情况下，仍然可以保证系统时间稳定运行，并且可以在装置上电后自动对备用电源充电，同时在备用电源防过充电路的保护下，保证备用电源的安全和可靠，并将电源情况传输至嵌入式数据处理模块；冲次检测模块，检测抽油机曲柄运动的下死点，检测抽油机的冲次时间，并将获取的冲次时间输入到嵌入式数据处理模块；数据存储模块，将抽油机运行过程中采集处理得到的所有数据和系统信息按照时间存入到SD卡和内部闪存电路中；嵌入式数据处理模块由STM32F4最小系统电路构成，采集和处理来自其他各个模块的数据，并对系统的硬件资源和软件资源进行分配，控制和管理，为本装置的核心模块；触摸液晶显示模块，内嵌在装置的外壳上，并通过软排线和装置的主电路板相连接，实时显示用户界面，显示经过嵌入式数据处理模块采集、计算得到的各项数据及其数据报表和数据曲线，显示系统选项和系统提示信息，支持触屏操作和界面切换。