太阳能智能微型稳流配水阀组技术领域
本实用新型属于油田注水控制技术领域，具体涉及一种太阳能智能微型稳流配水
阀组。
背景技术
随着自动控制技术、远程通讯技术的快速发展，油田注水系统的注水方式也发生
了巨大的变革，并向着微型化、智能化、远程化的方向发展。但是，目前的油田注水系统还存
在一些问题：首先，油田注水系统中控制阀一般为手动阀，供工作人员手动进行调节，这种
调节方式不仅效率低，而且需要工作人员全天候工作，增大劳动强度；其次，油田注水系统
一般位于野外，所以在寒冷天气容易造成注水管破裂，影响油井开采工作；另外，油田注水
系统未设置监控装置，不具备对流经注水管中的水量实时检测，不能有效地统计向油井底
部的注水量，当注水量达不到要求时，工作人员关闭阀门，造成油井底部水量不足石油开采
不充分；当注水量达到要求时，工作人员未能及时阀门，造成油井下水量多油井底部压力异
常，使井底流体倒流堵塞注水管，严重可能引发事故，所以注水量对石油开采影响大；再者，
油田注水系统中一般设置压力变送器，可对注水管中的压力实时检测且显示，但是随着油
井数量增多，需要较多的压力变送器，成本大且压力数据不能及时保存，需要工作人员在油
井现场记录数据，安全系数低；最后，油田注水系统中一般设置多个控制装置，且多个控制
装置一不集中，一方面使用市电进行供电接线操作麻烦，耗能大，另一方面人为地对控制装
置进行查看，不仅任务量大，劳动强度高，而且在某一控制装置发生故障时不能及时地进行
停止防止事故扩大。因此，现如今缺少一种结构简单、设置合理、安装布设方便的太阳能智
能微型稳流配水阀组，通过设置微型稳流注水阀监控单元和主控单元实现注水量、温度、压
力的实时检测，通过设置中继器实现多个微型稳流配水阀组监测装置与监控终端及手持式
监控终端的远距离数据传输，便于远程监控调整注水量，通过设置蓄电池供电和太阳能供
电，降低耗能，且使微型稳流配水阀组监测装置不间断工作，减少人工劳动强度，提高油井
安全系数，保障工作人员的人身安全，降低采油成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳
能智能微型稳流配水阀组，其结构简单，设置合理，实时性好，通过设置微型稳流注水阀监
控单元和主控单元实现注水量、温度、压力的实时检测，通过设置中继器实现多个微型稳流
配水阀组监测装置与监控终端及手持式监控终端的远距离数据传输，便于远程监控调整注
水量，通过设置蓄电池供电和太阳能供电，降低耗能，且使微型稳流配水阀组监测装置不间
断工作，减少人工劳动强度，提高油井安全系数，保障工作人员的人身安全，降低采油成本，
实用性强。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能智能微型稳流
配水阀组，其特征在于：包括布设在油井开采区的多个微型稳流配水阀组监测装置以及对
多个所述微型稳流配水阀组监测装置进行远程监控的监控终端和手持式无线监控终端，所
述监控终端和所述手持式无线监控终端均通过中继器与多个所述微型稳流配水阀组监测
装置进行双向通信，所述监控终端包括上位机，所述上位机与中继器进行双向通信，所述微
型稳流配水阀组监测装置包括柜体、设置在柜体顶部的太阳能板、设置在柜体内的蓄电池、
设置在柜体内的配水器和设置在柜体内且与配水器连通的微型稳流注水阀机构，以及对微
型稳流注水阀机构进行监控的微型稳流注水阀监控单元和与所述微型稳流注水阀监控单
元无线连接的主控单元，所述微型稳流注水阀机构和微型稳流注水阀监控单元的数量相
同，所述微型稳流注水阀机构和微型稳流注水阀监控单元的数量均为多个。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述微型稳流注水阀机构包
括与所述配水器连通的分注水管。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：；所述上位机通过第一串行接
口电路和第一无线通信模块与中继器进行双向通信；
所述主控单元包括微控制器以及与微控制器相接的液晶触摸屏、数据存储器和第
二串行接口电路，所述微控制器的输入端接有第一电压转换电路、第二电压转换电路和用
于检测蓄电池电压的第一电压检测电路，以及用于检测太阳能板输出电压的第二电压检测
电路、用于检测流经配水器总注水量的第一流量传感器和用于检测柜体内部温度的温度传
感器，所述微控制器的输出端接有报警电路；所述第一电压转换电路与蓄电池连接，所述太
阳能板通过太阳能控制器与第二电压转换电路连接，所述太阳能控制器与蓄电池连接；
所述微控制器通过第二串行接口电路和第二无线通信模块与微型稳流注水阀监
控单元进行双向通信。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述微型稳流注水阀监控单
元包括无线控制器，所述无线控制器的输入端接有时钟电路、用于检测流经分注水管注水
量的第二流量传感器和用于检测分注水管进水口压力的第一压力传感器，以及用于检测油
井底部压力的第二压力传感器，所述无线控制器的输出端接有用于驱动第一调节阀的第一
阀门驱动器、用于驱动第二调节阀的第二阀门驱动器和用于驱动微型注水仪的电机模块，
所述无线控制器与第二无线通信模块进行双向通信。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述柜体的顶部设置有无线
天线，所述第二无线通信模块与无线天线连接。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述第一压力传感器设置在
分注水管进水口处，所述微型注水仪设置在分注水管中部，所述第二压力传感器设置在分
注水管后部，所述第一调节阀设置在分注水管的一端上且位于第一压力传感器和微型注水
仪之间，所述第二调节阀设置在分注水管的另一端上且位于第二压力传感器和微型注水仪
之间，所述第一调节阀和第二调节阀均为电动阀。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述第一无线通信模块和第
二无线通信模块均为ZigBee无线通信模块。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述第一串行接口电路和第
二串行接口电路均为RS232串口电路或RS485串口电路。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述微控制器为单片机、DSP
微控制器或ARM微控制器，所述手持式无线监控终端为手机。
上述的太阳能智能微型稳流配水阀组，其特征在于：所述柜体为保温柜体。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型电路结构简单，设置合理，实现方便。
2、本实用新型通过设置主控单元包括第一流量传感器和温度传感器，通过第一流
量传感器对流经配水器的总注水量进行实时检测，便于统计微型稳流配水阀组监测装置的
总注水量，通过温度传感器对柜体内部的温度进行实时检测，避免柜体内的温度过低或过
高，造成柜体内设备的损害，影响油井开采工作，通过数据存储器进行保存，并同步通过液
晶触摸屏显示，查看方便。
3、本实用新型通过设置多个微型稳流注水阀监控单元分别对设置在微型稳流配
水阀组监测装置中的多个微型稳流注水阀机构进行实时监控，微型稳流注水阀监控单元中
的第二流量传感器对微型稳流注水阀机构中的分注水管的注水量进行实时检测，第一压力
传感器对分注水管进水口的压力进行实时检测、第二压力传感器对油井底部的压力进行实
时检测，无线控制器将分注水管的注水量、分注水管进水口的压力和油井底部的压力等监
测数据通过第二无线通信模块发送至主控单元，主控单元中的数据存储器和液晶触摸屏，
能够迅速、实时、准确地实现分注水管的注水量、分注水管进水口的压力和油井底部的压力
等监测数据的存储和显示，从而有效地监控各个油井注水状态，保证注水量满足各个油井
开采需求，同时保障工作人员的人身安全，省时省力，避免工作人员全天候工作。
4、本实用新型通过设置中继器，实现多个微型稳流配水阀组监测装置与监控终端
及手持式监控终端的远距离数据传输，无需进行复杂的连线，且保证数据通信的稳定性和
可靠性，工作人员通过监控终端及时获取微型稳流配水阀组监测装置的注水量情况，根据
实际注水量情况，工作人员可通过监控终端或手持式监控终端向微型稳流配水阀组监测装
置发送命令，微型稳流配水阀组监测装置中主控单元接收相应命令，并将该命令通过第二
无线通信模块发送至微型稳流注水阀监控单元，微型稳流注水阀监控单元中无线控制器分
别通过电机模块和第一阀门驱动器控制微型注水仪和第一调节阀开度增大或减少，实时调
整注水状态，实现远程调控注水量，避免工作人员在油井现场操作，减少井口异常时发生危
险的可能性，也减少了工作人员注水阀的复杂繁琐过程。
5、本实用新型通过设置供电模块包括蓄电池和太阳能板，当太阳能板供电时，太
阳能板吸收的太阳能转换为电能依次再通过太阳能控制器和第二电压转换电路，转换为微
控制器可接受的电压范围为微控制器供电；当蓄电池供电时，蓄电池经过第一电压转换电
路转换为微控制器可接受的电压范围为微控制器供电；通过设置第一电压检测电路对蓄电
池的电压进行实时检测，通过设置第二电压检测电路对太阳能板输出端的电压进行实时检
测，当太阳能板输出端的电压不足时，通过蓄电池进行供电，当蓄电池电压不足时，可由太
阳能板转换的电能通过太阳能控制器为蓄电池充电，使微型注水阀组不间断工作，可利用
太阳能，节约能源，使用方便。
综上所述，本实用新型结构简单，设置合理，实时性好，通过设置微型稳流注水阀
监控单元和主控单元实现注水量、温度、压力的实时检测，通过设置中继器实现多个微型稳
流配水阀组监测装置与监控终端及手持式监控终端的远距离数据传输，便于远程监控调整
注水量，通过设置蓄电池供电和太阳能供电，降低耗能，且使微型稳流配水阀组监测装置不
间断工作，减少人工劳动强度，提高油井安全系数，保障工作人员的人身安全，降低采油成
本，实用性强。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型微型稳流配水阀组监测装置的电路原理框图。
图3为本实用新型主控单元的电路原理框图。
图4为本实用新型微型稳流注水阀监控单元的电路原理框图。
图5为本实用新型微型稳流配水阀组监测装置(除去柜体前侧)的结构示意图。
图6本实用新型微型稳流注水阀机构的结构示意图
附图标记说明:
1—微型稳流配水阀组监测装置； 2—中继器； 3—第一无线通信模块；
4—第一串行接口电路； 5—上位机； 6—手机；
7—无线天线； 8—微型稳流注水阀机构；
9—柜体； 10—配水器； 11—分注水管；
1-1—微型稳流注水阀监控单元； 1-2—第二无线通信模块；
1-3—主控单元； 1-1-1—第二流量传感器；
1-1-2—时钟电路； 1-1-3—第一压力传感器；
1-1-4—第二压力传感器； 1-1-5—第一阀门驱动器；
1-1-6—第一调节阀； 1-1-7—第二调节阀；
1-1-8—第二阀门驱动器； 1-1-9—电机模块；
1-1-10—微型注水仪； 1-1-11—无线控制器；
1-3-1—微控制器； 1-3-2—蓄电池；
1-3-3—第一电压转换电路； 1-3-4—太阳能板；
1-3-5—太阳能控制器； 1-3-6—第二电压转换电路；
1-3-7—第二电压检测电路； 1-3-8—第一电压检测电路；
1-3-9—第一流量传感器； 1-3-10—液晶触摸屏；
1-3-11—报警电路； 1-3-12—第二串行接口电路；
1-3-13—数据存储器； 1-3-14—温度传感器。
具体实施方式
如图1、图2和图5所示，本实用新型包括布设在油井开采区的多个微型稳流配水阀
组监测装置1以及对多个所述微型稳流配水阀组监测装置1进行远程监控的监控终端和手
持式无线监控终端，所述监控终端和所述手持式无线监控终端均通过中继器2与多个所述
微型稳流配水阀组监测装置1进行双向通信，所述监控终端包括上位机5，所述上位机5与中
继器2进行双向通信，所述微型稳流配水阀组监测装置1包括柜体9、设置在柜体9顶部的太
阳能板1-3-4、设置在柜体9内的蓄电池1-3-2、设置在柜体9内的配水器10和设置在柜体9内
且与配水器10连通的微型稳流注水阀机构8，以及对微型稳流注水阀机构8进行监控的微型
稳流注水阀监控单元1-1和与所述微型稳流注水阀监控单元1-1无线连接的主控单元1-3，
所述微型稳流注水阀机构8和微型稳流注水阀监控单元1-1的数量相同，所述微型稳流注水
阀机构8和微型稳流注水阀监控单元1-1的数量均为多个。
本实施例中，所述微型稳流注水阀机构8包括与所述配水器10连通的分注水管11。
本实施例中，所述上位机5通过第一串行接口电路4和第一无线通信模块3与中继
器2进行双向通信。
如图3所示，所述主控单元1-3包括微控制器1-3-1以及与微控制器1-3-1相接的液
晶触摸屏1-3-10、数据存储器1-3-13和第二串行接口电路1-3-12，所述微控制器1-3-1的输
入端接有第一电压转换电路1-3-3、第二电压转换电路1-3-6和用于检测蓄电池1-3-2电压
的第一电压检测电路1-3-8，以及用于检测太阳能板1-3-4输出电压的第二电压检测电路1-
3-7、用于检测流经配水器10总注水量的第一流量传感器1-3-9和用于检测柜体9内部温度
的温度传感器1-3-14，所述微控制器1-3-1的输出端接有报警电路1-3-11；所述第一电压转
换电路1-3-3与蓄电池1-3-2连接，所述太阳能板1-3-4通过太阳能控制器1-3-5与第二电压
转换电路1-3-6连接，所述太阳能控制器1-3-5与蓄电池1-3-2连接；
所述微控制器1-3-1通过第二串行接口电路1-3-12和第二无线通信模块1-2与微
型稳流注水阀监控单元1-1进行双向通信。
如图4所示，本实施例中，所述微型稳流注水阀监控单元1-1包括无线控制器1-1-
11，所述无线控制器1-1-11的输入端接有时钟电路1-1-2、用于检测流经分注水管11注水量
的第二流量传感器1-1-1和用于检测分注水管11进水口压力的第一压力传感器1-1-3，以及
用于检测油井底部压力的第二压力传感器1-1-4，所述无线控制器1-1-11的输出端接有用
于驱动第一调节阀1-1-6的第一阀门驱动器1-1-5、用于驱动第二调节阀1-1-7的第二阀门
驱动器1-1-8和用于驱动微型注水仪1-1-10的电机模块1-1-9，所述无线控制器1-1-11与第
二无线通信模块1-2进行双向通信。
本实施例中，所述柜体9的顶部设置有无线天线7，所述第二无线通信模块1-2与无
线天线7连接。
如图6所示，本实施例中，所述第一压力传感器1-1-3设置在分注水管11进水口处，
所述微型注水仪1-1-10设置在分注水管11中部，所述第二压力传感器1-1-4设置在分注水
管11后部，所述第一调节阀1-1-6设置在分注水管11的一端上且位于第一压力传感器1-1-3
和微型注水仪1-1-10之间，所述第二调节阀1-1-7设置在分注水管11的另一端上且位于第
二压力传感器1-1-4和微型注水仪1-1-10之间，所述第一调节阀1-1-6和第二调节阀1-1-7
均为电动阀。
本实施例中，所述第一无线通信模块3和第二无线通信模块1-2均为ZigBee无线通
信模块。
本实施例中，所述第一串行接口电路4和第二串行接口电路1-3-12均为RS232串口
电路或RS485串口电路。
本实施例中，所述微控制器1-3-1为单片机、DSP微控制器或ARM微控制器，所述手
持式无线监控终端为手机6。
本实施例中，所述柜体9为保温柜体。
实际使用过程中，多个分注水管11的一端均与配水器10连接，多个分注水管11的
另一端分别与多个油井底部的水管连接，通过设置配水器10能将水分配到多个微型稳流注
水阀机构8中的分注水管11中，通过多个微型注水仪1-1-10分别向多个油井底部注水，同
时，通过多个微型稳流注水阀监控单元1-1实现多个微型稳流注水阀机构8水流量的独立调
节。
本实用新型使用时，通过液晶触摸屏1-3-10预先设定第一电压阈值、第二电压阈
值、第一压力阈值、第二压力阈值、注水量阈值和温度阈值，安装在柜体9顶部的太阳能板1-
3-4吸收太阳能并将吸收的太阳能并转换为电能，转换后的电能通过太阳能控制器1-3-5送
入第二电压转换电路1-3-6，第二电压转换电路1-3-6转换为微控制器1-3-1需要的电压值
为微控制器1-3-1供电，微控制器1-3-1正常工作，第二电压检测电路1-3-7对太阳能板1-3-
4的输出电压进行实时检测并将检测到的第二电压值输出给微控制器1-3-1，微控制器1-3-
1将接收到的第二电压值与预先设定的第二电压阈值进行比较，当太阳能板1-3-4的输出电
压值小于预先设定的第二电压阈值时，蓄电池1-3-2经过第一电压转换电路1-3-3转换为微
控制器1-3-1需要的电压值为微控制器1-3-1供电，微控制器1-3-1正常工作，第一电压检测
电路1-3-8对蓄电池1-3-2的电压进行实时检测并将检测到的第一电压值输出给微控制器
1-3-1，微控制器1-3-1将接收到的第一电压值与预先设定的第一电压阈值进行比较，当蓄
电池1-3-2的电压值小于预先设定的第一电压阈值时，太阳能板1-3-4转换的电能通过太阳
能控制器1-3-5为蓄电池1-3-2充电，保证微控制器1-3-1正常工作，从而使微型稳流配水阀
组监测装置1不间断工作，通过利用太阳能，节约能源，使用方便；温度传感器1-3-14对柜体
9内的温度进行实时检测并将检测到的温度发送至微控制器1-3-1，当温度传感器1-3-14采
集到的温度不符合预先设定的温度阈值范围内，微控制器1-3-1控制报警电路1-3-11进行
报警提醒，避免柜体9内的温度过低或过高，造成柜体内设备的损害，影响油井开采工作；第
一流量传感器1-3-9对配水器10中的总注水量进行实时检测并将检测到的总注水量发送至
微控制器1-3-1，便于统计微型稳流配水阀组监测装置1的总注水量，查看方便。
微型稳流配水阀组监测装置1中的多个微型稳流注水阀监控单元1-1分别对多个
微型稳流注水阀机构8监控的过程中，第二流量传感器1-1-1实时检测流经分注水管11的注
水量并将检测到的注水量发送至无线控制器1-1-11，第一压力传感器1-1-3实时检测分注
水管11进水口的压力并将检测到的第一压力发送至无线控制器1-1-11，所述第二压力传感
器1-1-4实时检测油井底部的压力并将检测到的第二压力发送至无线控制器1-1-11，时钟
电路1-1-2记录检测数据发生变化的时间，精准可靠，方便统计和查看，无线控制器1-1-11
将接收到的注水量、第一压力和第二压力等检测参数通过第二无线通信模块1-2发送至主
控单元1-3，主控单元1-3中微控制器1-3-1通过第二串行接口电路1-3-12将接收到的注水
量、第一压力和第二压力分别与预先设定的注水量阈值、第一压力阈值和第二压力阈值进
行比较，当第一压力传感器1-1-3采集到的第一压力符合预先设定的第一压力阈值范围，微
控制器1-3-1通过第二无线通信模块1-2给无线控制器1-1-11发送命令，无线控制器1-1-11
通过电机模块1-1-9控制微型注水仪1-1-10工作，微型注水仪1-1-10通过输水管向油井底
部注水，第二流量传感器1-1-1采集到的注水量达到预先设定的注水量阈值时，微控制器1-
3-1通过第二无线通信模块1-2给无线控制器1-1-11发送命令，无线控制器1-1-11通过第一
阀门驱动器1-1-5控制第一调节阀1-1-6关闭；当第二压力传感器1-1-4采集到的第二压力
大于预先设定的第二压力阈值时，微控制器1-3-1通过第二无线通信模块1-2给无线控制器
1-1-11发送命令，无线控制器1-1-11通过第二阀门驱动器1-1-8控制第二调节阀1-1-7关
闭，避免油井底部注水量大，造成油井底部压力大，使得井底流体倒流堵塞分注水管引发事
故。
在微型稳流配水阀组监测装置1工作的过程中，微控制器1-3-1将接收到的温度、
总注水量、注水量、第一压力和第二压力等监测参数，通过液晶触摸屏1-3-10进行实时显
示，可存储在数据存储器中1-3-13，并依次通过第二串行接口电路1-3-12和第二无线通信
模块1-2发送至中继器2，中继器2将接收到的温度、总注水量、注水量、第一压力和第二压力
等监测参数发送给监控终端或手机6，手机6获取温度、总注水量、注水量、第一压力和第二
压力等监测参数，上位机5依次通过第一串行接口电路4和第一无线通信模块3获取温度、总
注水量、注水量、第一压力和第二压力等监测参数，实现主控单元1-3与上位机5或手机6的
数据传输，无需进行复杂的连线，且保证数据通信的稳定性和可靠性，根据所述微型稳流配
水阀组监测装置1的工作状态，工作人员可通过上位机5或手机6向主控单元1-3发送命令，
主控单元1-3通过中继器2接收相应命令，并将该命令通过第二无线通信模块1-2发送至微
型稳流注水阀监控单元1-1，微型稳流注水阀监控单元1-1中无线控制器1-1-11分别通过电
机模块1-1-9和第一阀门驱动器1-1-5控制微型注水仪1-1-10和第一调节阀1-1-6开度增大
或减少，实时调整注水状态，实现远程调控注水量，避免工作人员在油井现场操作，减少井
口异常时发生危险的可能性，也减少了工作人员注水阀的复杂繁琐过程。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根
据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍
属于本实用新型技术方案的保护范围内。