[发明专利]基于物联网的石油生产示功仪

说明书

技术领域

 本发明涉及一种基于物联网的石油生产示功仪，更具体的说，尤其涉及一种布线方便、通讯费低且可自组网的基于物联网的石油生产示功仪。

背景技术

随着现代工业的发展，人类社会对能源的要求不断提高。石油在世界能源结构中具有举足轻重的地位，已成为国家的经济动脉。油田多分布在沼泽、沙漠、盆地和浅海等野外偏远区域，作业环境相对恶劣，信息化水平的提升相对困难。与西方发达国家相比，我国石油工业的生产水平、信息化水平相对落后。据统计，目前我国的油井主要分布在大庆，长庆，胜利，辽河，大港，塔里木，克拉玛依，吉林，青海等各大油田，油井数量近20万口，但配有数据采集及远程自动控制系统的油井数量还不到10%，且目前安装的油水井监控系统多采用有线网络，不仅布线困难，而且造价昂贵。物联网技术作为继互联网之后信息产业发展史上的又一重大里程碑，已引起世界各国的高度重视。因此，除强化制度建设外，基于物联网技术提升改造传统油田企业的技术水平，是加快石油工业发展的有效途径之一。基于杆式抽油机抽油是当前石油生产的主要工艺形式。示功图是分析井下抽油泵运行状况、计算原油开采量及进行故障诊断的重要依据。电子示功仪是采集抽油井工矿数据、获取抽油井示功图的主要仪器。当前我国大部分油田对示功图的采集还依赖于人工巡检和有线网络监测手段，自动化程度相对较低。

现有设备存诸多缺陷，依赖于抽油井自动化监测系统的发展变化，电子示功仪的演进也经历了传统示功仪、便携式示功仪和新一代网络化示功仪三个阶段。传统示功仪多采用拉线式和角位移传感器测量实现，仪器笨重，断头率高；便携式示功仪的无绳化设计便于携带，但要求定期充电且网络接入方式单一；随着新能源技术、物联网技术在工业领域应用的不断深入，研究新一代示功仪，构建面向抽油井工矿数据实时监测的物联网系统已成为当前油田信息化领域研究的热点问题。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种布线方便、通讯费低且可自组网的基于物联网的石油生产示功仪。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，包括设置于抽油杆上的传感器单元、用于提供电能的电源，其特别之处在于：还包括与传感器单元相连接的用于实现控制和无线通讯作用的中央单元，该中央单元连接有产生时钟脉冲的时钟单元、进行数据存储的存储器以及用于电源管理的电源管理单元；所述中央单元为实现以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段通信的中央控制单元和无线通信单元。传感器单元设置于抽油杆上，用于对抽油机的参数进行采集，以便给出抽油机的做功数值；电源用于给整个示功仪提供电能。中央单元实现对传感器单元采集数据的运算、处理和存储，并能实现无线通信和无线组网，以便将采集的数据实时进行上传。时钟单元用于提供中央单元能够正常工作的始终脉冲，存储器实现数据的存储，电源管理单元用于对电源进行智能管理，以便提供稳定的电压。采用2.4GHz微波波段进行通信，无需运营费用。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，所述传感器单元包括加速度信号传感器和载荷信号传感器。采用抽油机在工作过程中的加速度和载荷信号来反映其做工状况，更加符合实际，能得出更精确的数据。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，所述电源包括光伏太阳能板和蓄电池组。光伏太阳能板用于将太阳能转化为电能，既可给示功仪提供电能，也可将电能存储在蓄电池组中，以便保证整个示功仪长期稳定运行。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，包括与中央单元实现无线通信的多协议网关以及提供服务和管理的服务器。多协议网关实现无线物联网通信到骨干网络通信的转换，以便将信息上传至服务器。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，所述无线通信单元采用CC2591射频前端功率放大芯片。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，所述电源管理单元包括稳压模块以及由MC3063芯片构成的充放电控制器。

本发明的基于物联网的石油生产示功仪，所述中央控制单元采用CC2530ZigBee芯片。