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1、(10)授权公告号 CN 203796257 U(45)授权公告日 2014.08.27CN203796257U(21)申请号 201420216062.1(22)申请日 2014.04.29E21B 47/00(2012.01)E21B 47/12(2012.01)(73)专利权人国网山西省电力公司电力科学研究院地址 030001 山西省太原市青年路六号(72)发明人曲莹 张淼鑫 郑惠萍 王玮茹杨蔚薇 郝鑫杰 刘新元 薛敏张颖(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人李迪(54) 实用新型名称一种油水井监测装置及系统(57) 摘要本实用新型提供了一种油水井监测装置及系。
2、统，该装置包括水井传感器、油井传感器、参数监测模块和工频通信模块；所述水井传感器与注水井依次相连；所述油井传感器与抽油机依次相连；所述水井传感器和油井传感器与所述参数监测模块相连；所述参数监测模块与工频通信模块依次相连；所述参数监测模块由采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路、第二微控单元、时钟芯片、片外存储器和RS485接口组成；所述工频通信模块由第一微控单元、A/D电路、信号调理电路、过零检测方波电路、电压互感器、调制驱动器件组成；该实用新型能够实时监测油井和水井的状况，省去了人工抄表的麻烦。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)授权公告号 CN 203796257 UCN 203796257 U1/1页21.一种油水井监测装置，其特征在于，该装置包括水井传感器、油井传感器、参数监测模块和工频通信模块；所述水井传感器与注水井依次相连；所述油井传感器与抽油机依次相连；所述水井传感器和油井传感器与所述参数监测模块相连；所述参数监测模块与工频通信模块依次相连；所述参数监测模块由采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路、第二微控单元、时钟芯片、片外存储器和RS485接口组成；其中，所述采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路和第二微控单。
4、元依次相连；所述第二微控单元分别与时钟芯片、片外存储器和RS485接口相连；所述工频通信模块由第一微控单元、A/D电路、信号调理电路、过零检测方波电路、电压互感器、调制驱动器件组成；其中，所述电压互感器、过零检测方波电路和第一微控单元依次相连；所述电压互感器、信号调理电路、A/D电路和第一微控单元依次相连；所述第一微控单元与调制驱动器件和电压互感器依次相连；所述调制驱动器件由脉冲变压器、双向可控硅、调节电阻组成；其中，所述第一微控单元与脉冲变压器、双向可控硅、调节电阻依次相连，所述电压互感器与双向可控硅相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一微控单元为型号MB91F467DB的。
5、芯片。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二微控单元为型号ATmega128的芯片。4.一种基于权利要求1所述油水井监测装置的油水井监测系统，其特征在于，该系统包括集中器、信息存储器、一个以上的油水井监测装置和一个以上配电变压器，其中每个油水井监测装置与对应的配电变压器相连，每个配电变压器都与集中器相连，集中器与信息存储器相连。权 利 要 求 书CN 203796257 U1/4页3一种油水井监测装置及系统技术领域0001 本实用新型涉及油田管理领域，具体涉及一种油水井监测装置及系统。背景技术0002 油井和注水井的管理是油田安全生产中的重要环节，井端各类电气、机械设备的工作状态会。
6、直接影响到油田原油的产量和经济效益。0003 大多数油井和注水井位置分散，且油井还处于野外露天环境，这使得油井和注水井的有效监测十分困难。目前采用的人工抄表方式，定时检查油井和水井的状况，记录油井的电气和机械参数、水井的注水量和压力值。然而由于有些注水井达不到配注要求或有些注水井注水过多，因而需要经常调整注水压力和注水量，这样如果采用人工抄表的方式可能会需要频繁多次的抄表工作。另外，油井大都分布在野外，且有时候由于偷油漏油的情况会对油井的电气、机械设备的运行状态造成影响，因而依靠人工抄表的方式，难以对油井和注水井的运行状态做到精确的监控。实用新型内容0004 针对现有技术的不足，本实用新型提供。
7、一种油水井监测装置及系统，能够实时监测油井和水井的状况，省去了人工抄表的麻烦。0005 为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：0006 一种油水井监测装置，该装置包括水井传感器、油井传感器、参数监测模块和工频通信模块；0007 所述水井传感器与注水井依次相连；0008 所述油井传感器与抽油机依次相连；0009 所述水井传感器和油井传感器与所述参数监测模块相连；0010 所述参数监测模块与工频通信模块依次相连；0011 所述参数监测模块由采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路、第二微控单元、时钟芯片、片外存储器和RS485接口组成；其中，所述采样电阻、多路模拟开关、阻抗。
8、变换电路、数模转换电路和第二微控单元依次相连；所述第二微控单元分别与时钟芯片、片外存储器和RS485接口相连；0012 所述工频通信模块由第一微控单元、A/D电路、信号调理电路、过零检测方波电路、电压互感器、调制驱动器件组成；其中，所述电压互感器、过零检测方波电路和第一微控单元依次相连；所述电压互感器、信号调理电路、A/D电路和第一微控单元依次相连；所述第一微控单元与调制驱动器件和电压互感器依次相连；所述调制驱动器件由脉冲变压器、双向可控硅、调节电阻组成；其中，所述第一微控单元与脉冲变压器、双向可控硅、调节电阻依次相连，所述电压互感器与双向可控硅相连。0013 其中，所述第一微控单元为型号MB。
9、91F467DB的芯片。0014 其中，所述第二微控单元为型号ATmega128的芯片。说 明 书CN 203796257 U2/4页40015 一种基于所述油水井监测装置的油水井监测系统，该系统包括集中器、信息存储器、一个以上的油水井监测装置和一个以上配电变压器，其中每个油水井监测装置与对应的配电变压器相连，每个配电变压器都与集中器相连，集中器与信息存储器相连。0016 本实用新型至少具有如下的有益效果：0017 在本实用新型中，所述油水井监测装置可以实时地监测油井和水井的运行状况，省去了人工抄表的麻烦。0018 在本实用新型中，所述油水井监测系统通过工频通信技术可以实时获取油水井监测装置监。
10、测的油水井运行状况参数，因而可以更方便对油井和水井制定管理措施。附图说明0019 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0020 图1是本实用新型一个实施例的油水井监测装置的结构示意图；0021 图2是本实用新型一个实施例的工频通信模块的结构示意图；0022 图3是本实用新型一个实施例的参数监测模块的结构示意图；0023 图4是本实用新型一个实施例的油水井监测系统的结构示意图。
11、。具体实施方式0024 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。0025 本实用新型的一个实施例提出了一种油水井监测装置，参见图1，该装置包括：0026 水井传感器、油井传感器、参数监测模块和工频通信模块；0027 所述水井传感器与注水井依次相连；0028 所述油井传感器与抽油机依次相连；0029 所述水井传感。
12、器和油井传感器与所述参数监测模块相连；0030 所述参数监测模块与工频通信模块依次相连；0031 所述参数监测模块由采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路、第二微控单元、时钟芯片、片外存储器和RS485接口组成；其中，所述采样电阻、多路模拟开关、阻抗变换电路、数模转换电路和第二微控单元依次相连；所述第二微控单元分别与时钟芯片、片外存储器和RS485接口相连；0032 所述工频通信模块由第一微控单元、A/D电路、信号调理电路、过零检测方波电路、电压互感器、调制驱动器件组成；其中，所述电压互感器、过零检测方波电路和第一微控单元依次相连；所述电压互感器、信号调理电路、A/D电路和第一微控。
13、单元依次相连；所述第一微控单元与调制驱动器件和电压互感器依次相连；所述调制驱动器件由脉冲变压器、双说 明 书CN 203796257 U3/4页5向可控硅、调节电阻组成；其中，所述第一微控单元与脉冲变压器、双向可控硅、调节电阻依次相连，所述电压互感器与双向可控硅相连。0033 参数监测模块的功能是：一、采集与存储；对于油井：同时实现多路油压、油井电气参数的采集与存储；对于水井：同时实现多路流量和压力的采集与存储。二、与工频通信模块进行通信；实时上传已存储的参数或者实时参数。0034 如图2所示，参数监测模块的工作原理为：参数监测模块与油井、水井传感器通过RS485通信接口相连接，例如，当传感器。
14、参数为420mA电流信号时，该信号通过RS485通信接口传输至信号调理电路，信号调理电路由采样电阻，模拟开关及运放阻抗变换电路构成。携带参数信息的420mA电流信号首先经由高精度的采样电阻后，通过多路模拟开关，例如32路信号分时切换开关，转化为采样电压信号，通过阻抗变换电路后由16位A/D转换成数字信号被采集。参数监测模块内的时钟芯片负责校准时间，片外存储器负责存储每日定时采集的数据。0035 参数监测模块与工频通信模块通过RS232接口连接，采取透明无加密方式进行通信。0036 参数监测模块预留并设计了RS485通信接口以能够适应于带有485通信接口的数字式仪表，同时针对于目前数字式仪表广泛。
15、采用的通信协议，设计了基于485通信方式的ModBus通信协议，使得在硬件上具有广泛的适用范围。0037 如图3所示，所述工频通信模块由第一微控单元、A/D电路、信号调理电路、过零检测方波电路、电压互感器、调制驱动器件组成；工频通信模块的作用为：将来自参数监测模块的实时上传的参数数据调制加载至工频电压波形传输至集中器。工频通信模块与参数管理汇接模块通过RS232接口相连接。0038 工频通信模块的工作原理为：第一微控单元接收到来自参数监测模块的实时上传的参数数据后，通过控制双向可控硅产生畸变电流信号将参数信息向集中器发送。由于所述畸变信号能够跨越变压器长距离传输，油水井监测装置都安装在变压器低。
16、压侧，无须在10kV线路加装任何设备。调制驱动器件主要包括脉冲变压器，双向可控硅及调制电阻。由第一微控单元根据调制编码在电压信号过零前30发出控制信号，脉冲变压器接在第一微控单元与可控硅控制极之间，提高触发控制功率，上行发送直接在220V电压上接通，回路中需串联大功率调制电阻，阻值的选取既要限制电流过大，以免对其他电气设备造成不利影响，又要产生合适的畸变信号，以便于信号的检测，通常可取12欧姆。0039 其中，所述第一微控单元为型号MB91F467DB的芯片。0040 其中，所述第二微控单元为型号ATmega128的芯片。0041 在本实用新型实施例中，所述油水井监测装置可以实时地监测油井和水。
17、井的运行状况，省去了人工抄表的麻烦。0042 本实用新型的另一个实施例提出了一种基于所述油水井监测装置的油水井监测系统，参见图4，该系统包括：0043 集中器、信息存储器、一个以上的油水井监测装置和一个以上配电变压器，其中每个油水井监测装置与对应的配电变压器相连，每个配电变压器都与集中器相连，集中器与信息存储器相连。0044 集中器下发控制命令信号至各油水井监测装置，各油水井监测装置向集中器发说 明 书CN 203796257 U4/4页6送采集的参数信息，集中器与各油水井监测装置之间基于工频通信技术实现信息交换，通过在配电网电压过零时刻的调制信号实现通信，加载了参数信息的工频信号通过电力线传。
18、输，能够穿越配电变压器，不用在高压侧安装耦合设备，而集中器通过RS232接口将数据传输至信息存储器进行保存。0045 其中，集中器的控制指令加载于电力线电压波形上传输至各油水井监测装置,各监测装置的工频通信模块通过电压互感器将配电变压器二次侧的电气量线性变换为安全的双极性信号，同时经过信号调理电路处理后以供A/D电路进行模数转换。取相电压作为电网电压的同步信号,经过过零检测电路产生的方波信号送入第一微控单元作为与电网频率同步的外部中断信号源。第一微控单元采用时域差分算法将下行信号解调后发送至参数管理汇接模块进行参数采集。0046 本实用新型实施例所述油水井监测系统通过工频通信技术可以实时获取油水井监测装置监测的油水井运行状况参数，因而可以更方便对油井和水井制定管理措施。0047 以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。说 明 书CN 203796257 U1/2页7图1图2图3说 明 书 附 图CN 203796257 U2/2页8图4说 明 书 附 图CN 203796257 U。