一种煤层气井井下液位监测报警系统技术领域
本发明涉及煤层气井液位检测技术领域，具体是一种煤层气井井下液位监测报警
系统。
背景技术
煤层气的开采是一个排水降压的过程，即利用排采设备，油管排水，套管产气。随
着排液的进行，环空液面在下降，煤层压力也在下降，在煤层气的开采过程中，需要对井下
液位的变化进行连续监测，及时调整油井工作参数。目前，煤层气井动液面深度的连续测量
主要采用井下安装压力计的方式，在安装井内排采管柱的同时在底部安装电子压力计，工
艺相对复杂，成本较高，一旦井下仪器或电缆出现故障，需要停产起泵作业，严重影响生产
进度，且需要工作人员每隔一段时间到现场采集监测结果，劳动强度大，工作效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤层气井井下液位监测报警系统，它利用超声波测距
原理，通过安装在井口的井口检测模块对煤层气井井下液位进行实时监测，维护方便，能够
将监测结果进行实时传输，能够提高工作效率。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种煤层气井井下液位监测报警系统，包括井口检测模块、供电模块、校准音标、
无线传输模块、远程控制端，所述井口检测模块包括壳体，所述壳体安装在井口，所述壳体
内设有微处理器、超声波发生器、超声波换能器、超声波接收器、计数器，所述微处理器用于
控制超声波换能器发射超声波，处理超声波接收器接收到的反射波信号，所述超声波发生
器用于将电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作，
所述超声波换能器用于将输入的电功率转换成超声波并传递出去，所述超声波接收器用于
接收反射波并将所接收到的反射波信号传递到微处理器，所述计数器用于计时，所述供电
模块为井口检测模块、无线传输模块供电，所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池、市电
互补控制器，所述太阳能电池板与蓄电池连接，所述市电互补控制器的输出端与井口检测
模块、无线传输模块连接，所述市电互补控制器的输入端与蓄电池、市电连接，所述校准音
标呈圆柱状，所述校准音标套设在煤层气井的油管上且校准音标的外径大于油管外径，所
述校准音标遮挡住煤层气井内环形空间间隙的50％-65％，所述校准音标的长度为0.3-
0.5m，所述校准音标位于煤层气井液面的上方，所述校准音标用于校准声波在煤层气井内
的传输速度，所述无线传输模块包括云数据库、基站、设置于壳体内部的无线WiFi模块，所
述基站内设有4G无线路由器，所述无线WiFi模块与微处理器信号连接，所述井口检测模块
检测到的信息经4G无线路由器发送到云数据库，所述远程控制端对云数据库内的信息进行
监控，所述远程控制端上设有报警器。
所述壳体上包裹有电磁屏蔽层。
所述壳体上设有减震垫。
所述蓄电池上套设有地埋仓，所述地埋仓上设有连接管，所述地埋仓、连接管均位
于地下，所述连接管内设有连接导线。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的校准音标与地面的距离固定且已知，超声波换能器发出的超声波沿环
形空间向井底传播，遇到校准音标、液面发生反射，反射波传到井口被超声波接收器接收并
传递到微处理器，微处理器对校准音标的反射波、液面的反射波进行识别处理，利用超声波
测距原理，通过安装在井口的井口检测模块对煤层气井井下液位进行实时监测，维护方便，
微处理器对反射波进行识别处理后，通过无线WiFi模块将信息传送到4G无线路由器，4G无
线路由器连入云数据库，远程控制端能够实时监控、调取监测数据，能够将监测结果进行实
时传输，能够提高工作效率，利用太阳能供电能够降低能耗，市电互补控制器能够在蓄电池
电量过低时自动切换到市电供电，能够保证本发明的稳定运行。
2、本发明的壳体上包裹有电磁屏蔽层，能够避免壳体内元器件受外界干扰。
3、本发明的壳体上设有减震垫，能够降低煤层气井附近设施运行对壳体内元器件
的干扰。
4、本发明的蓄电池上套设有地埋仓，所述地埋仓上设有连接管，所述地埋仓、连接
管均位于地下，所述连接管内设有连接导线，能够避免蓄电池受到暴晒、雨淋，能够保护蓄
电池。
附图说明
附图1是本发明的结构框图；
附图2是本发明的结构示意图；
附图3是蓄电池的连接结构示意图。
附图中标号：1、井口检测模块；11、壳体；12、减震垫；2、供电模块；21、太阳能电池
板；22、蓄电池；23、地埋仓；24、连接管；3、校准音标；4、油管；5、套管。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明
而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人
员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
本发明所述是一种煤层气井井下液位监测报警系统，包括井口检测模块1、供电模
块2、校准音标3、无线传输模块、远程控制端。所述井口检测模块1包括壳体11，所述壳体11
安装在井口，所述壳体11内设有微处理器、超声波发生器、超声波换能器、超声波接收器、计
数器，所述微处理器用于控制超声波换能器发射超声波，处理超声波接收器接收到的反射
波信号，所述超声波发生器用于将电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，
驱动超声波换能器工作，超声波换能器用于将输入的电功率转换成超声波并传递出去，所
述超声波接收器用于接收反射波并将所接收到的反射波信号传递到微处理器，所述计数器
用于计时。所述供电模块2为井口检测模块1、无线传输模块供电，所述供电模块2包括太阳
能电池板21、蓄电池22、市电互补控制器，所述太阳能电池板21与蓄电池22连接，所述市电
互补控制器的输出端与井口检测模块1、无线传输模块连接，所述市电互补控制器的输入端
与蓄电池22、市电连接。所述校准音标3呈圆柱状，所述校准音标3套设在煤层气井的油管上
且校准音标3的外径大于油管外径，校准音标3与地面的距离固定且已知。所述校准音标3遮
挡住煤层气井内环形空间间隙的50％-65％，所述校准音标3的长度为0.3-0.5m，所述校准
音标3位于煤层气井液面的上方，所述校准音标3用于校准声波在煤层气井内的传输速度。
所述无线传输模块包括云数据库、基站、设置于壳体内部的无线WiFi模块，所述基站内设有
4G无线路由器，所述无线WiFi模块与微处理器信号连接，所述井口检测模块1检测到的信息
经4G无线路由器发送到云数据库，所述远程控制端对云数据库内的信息进行监控，所述远
程控制端上设有报警器。超声波换能器发出的超声波沿环形空间向井底传播，遇到校准音
标3、液面后发生反射，反射波传到井口被超声波接收器接收并传递到微处理器，微处理器
对校准音标3的反射波、液面的反射波进行识别处理，利用超声波测距原理，通过安装在井
口的井口检测模块对煤层气井井下液位进行实时监测，维护方便，微处理器对反射波进行
识别处理后，通过无线WiFi模块将信息传送到4G无线路由器，4G无线路由器连入云数据库，
远程控制端能够实时监控、调取监测数据，能够将监测结果进行实时传输，能够提高工作效
率，利用太阳能供电能够降低能耗，市电互补控制器能够在蓄电池电量过低时自动切换到
市电供电，能够保证本发明的稳定运行。
为了避免壳体内元器件受外界干扰，所述壳体11上包裹有电磁屏蔽层，能够避免
壳体内元器件受外界干扰。
为了降低煤层气井附近设施运行产生的震动对壳体内元器件的干扰，所述壳体11
上设有减震垫12，能够降低煤层气井附近设施运行过程中产生的震动对壳体内元器件的干
扰。
为了保护蓄电池，所述蓄电池22上套设有地埋仓23，所述地埋仓23上设有连接管
24，所述地埋仓23、连接管24均位于地下，所述连接管24内设有连接导线，能够避免蓄电池
受到暴晒、雨淋，能够保护蓄电池。
实施例：本发明所述是一种煤层气井井下液位监测报警系统，包括井口检测模块
1、供电模块2、校准音标3、无线传输模块、远程控制端。所述井口检测模块1包括壳体11，所
述壳体11安装在井口，所述壳体11上包裹有电磁屏蔽层，能够避免壳体内元器件受外界干
扰。所述壳体11上设有减震垫12，能够降低煤层气井附近设施运行过程中产生的震动对壳
体内元器件的干扰。所述壳体11内设有微处理器、超声波发生器、超声波换能器、超声波接
收器、计数器，所述微处理器用于控制超声波换能器发射超声波，处理超声波接收器接收到
的反射波信号，所述超声波发生器用于将电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电
信号，驱动超声波换能器工作，超声波换能器用于将输入的电功率转换成超声波并传递出
去，所述超声波接收器用于接收反射波并将所接收到的反射波信号传递到微处理器，所述
计数器用于计时。所述供电模块2为井口检测模块1、无线传输模块供电，所述供电模块2包
括太阳能电池板21、蓄电池22、市电互补控制器。所述蓄电池22上套设有地埋仓23，地埋仓
23的顶部设有盖板，所述地埋仓23上设有连接管24，地埋仓23、连接管24均埋于地下，所述
连接管24内设有连接导线，能够避免蓄电池受到暴晒、雨淋，能够保护蓄电池。太阳能电池
板21通过支架架设在地埋仓23的上方，所述太阳能电池板21通过导线与蓄电池22连接，所
述市电互补控制器的输出端通过导线与井口检测模块1、无线传输模块连接，所述市电互补
控制器的输入端通过导线与蓄电池22、市电连接。所述校准音标3呈圆柱状，所述校准音标3
套设在煤层气井的油管上且校准音标3的外径大于油管外径，校准音标3与地面的距离固定
且已知。所述校准音标3遮挡住煤层气井内环形空间间隙的50％-65％，所述校准音标3的长
度为0.3-0.5m，所述校准音标3位于煤层气井液面的上方，所述校准音标3用于校准声波在
煤层气井内的传输速度。无线传输模块包括云数据库、基站、设置于壳体内部的无线WiFi模
块，所述基站内设有4G无线路由器，所述无线WiFi模块与微处理器信号连接，所述井口检测
模块1检测到的信息经4G无线路由器发送到云数据库，所述远程控制端对云数据库内的信
息进行监控，所述远程控制端上设有报警器。超声波换能器发出的超声波沿环形空间向井
底传播，遇到校准音标3、液面后发生反射，反射波传到井口被超声波接收器接收并传递到
微处理器，微处理器对校准音标3的反射波、液面的反射波进行识别处理，利用超声波测距
原理，通过安装在井口的井口检测模块对煤层气井井下液位进行实时监测，维护方便，微处
理器对反射波进行识别处理后，通过无线WiFi模块将信息传送到4G无线路由器，4G无线路
由器连入云数据库，远程控制端能够实时监控、调取监测数据，能够将监测结果进行实时传
输，能够提高工作效率，利用太阳能供电能够降低能耗，市电互补控制器能够在蓄电池电量
过低时自动切换到市电供电，能够保证本发明的稳定运行。