抽油机电力扩频载波监测系统
专利汇可以提供抽油机电力扩频载波监测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种抽油机电 力 扩频载波监测系统。它具有24小时全天候监测抽油机工作状态的特点，并且成本低，应用简便。它采用扩频通信方式，传输同一 变压器 平台下分散多点抽油机的监测数据，通过传感技术、 单片机 、PC机，及计算机 软件 与抽油机特性的结合，实现监测，对监测的工作状态数据进行分析、判断、存储、显示绘制曲线及示警等功能，以用于油田生产管理、设备维护，并提供产量分析参数。本发明对于抽油机的故障能及时示警，以便及时处理，缩短故障时间，相应地提高了石油产量。，下面是抽油机电力扩频载波监测系统专利的具体信息内容。
1、抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在于：它以野外无人值守 的抽油机本身供电电力网作为通信媒体，采用扩频通信方式，传输同一变 压器平台下分散多点抽油机的监测数据，通过传感技术、单片机、PC机， 及计算机软件与抽油机特性的结合，实现监测，对监测的工作状态数据进 行分析、判断、存储、显示绘制曲线及示警等功能的监测系统。
2、根据权利要求1所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：系统设备包括：监测分机，电力线网络和光纤网络，监测集中器，监 测主机和监测主机接口箱，主机信息处理机电路连接显示屏和扩频和解扩 电路，扩频和解扩电路连接发信电路再连接电力线耦合电路，再连接收信 电路，再与扩频和解扩电路连接，通过电力线与多个抽油机的监测分机的 电力线耦合电路连接，再顺序连接收信电路，扩频和解扩电路，发信电路， 与电力线耦合电路形成一个回路，其中解扩电路与信息处理电路相连，抽 油机的信号通过监测数据采集电路和模数转换电路连接到信息处理电路 上。
3、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：处理机电路可以外连打印机。
4、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：每一台抽油机设置一个监测分机，通过电流互感器对该抽油机电机的 其中一相电流进行监测，它在电力线上接收监测主机的指令，经判断后， 把监测信息传送到电力线。
5、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：电力线网络即每个变压器平台下的三相四线架空电力线作为扩频通信 媒体及电源线；光纤网络作为各个变压器平台的电力线扩频信号汇集网 络，两个网络通过监测集中器把所有变压器平台的监测分机监测信息汇集 到监测主机。
6、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：监测集中器连接监测主机，把监测主机指令经判断后，把光信号转换 为扩频信号传送到电力线网络上各个监测分机；再把各个变压器平台下电 力网络上监测分机发出的信息经过电信号到光信号的转换，传输到监测主 机接口箱。
7、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：监测主机向各变压器平台下的监测分机发出指令，通过监测主机接口 箱把电信号转换为光信号经光纤传送到监测集中器，监测集中器把光信号 转换成扩频电信号，然后传送到各变压器平台下的监测分机，而监测主机 接口箱把各监测集中器的光纤汇集后转换成电信号输入到监测主机，监测 主机对输入信息进行分析、判断、存储、显示等程序，实现各种功能。每 台监测主机可同时对3-4个变压器平台下分机的监测信息进行同时处理。
8、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：监测分机中对单相电流监测，通过A/D转换前置电路与单片机 MCU-P87LPC767接口，实现扩频通信的路由识别、收发控制、信息处理和 发送编码，扩频通信采用SC1128芯片构成扩频调制/解调器电路。
9、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：电力线扩频通信网、光通信网络两者通过监测集中器进行收发判断， 进行光—电和电—光信号转换。
10、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：监测集中器能判断变压器平台的路由，进行各自光电和电光转换实现 跨平台联网，同时又实现光纤和电力线的隔离，它采用SC1128芯片构成 扩频通信与2501M光电转换卡，用单片机MCU-2051对其进行转换的判断 实现自动实时转换。
11、根据权利要求2所述的抽油机电力扩频载波监测系统，其特征在 于：监测主机和监测主机箱实现：a.用2501M光电转换卡实现光信号—电 信号的互相转换，b.采用RS232卡用计算机总线汇集成一套或几套监测主 机同时监测几个至十几个变压器平台下抽油机工作状态c.监测主机采用 自主开发软件在工控机上实现对各监测分机发出功能指令，并对接收到的 各监测分机的监测信息进行存储、分析、判断、显示、报表、告警等形成 抽油机工作状态信息，提供用户，实现其应用价值。
技术领域
本发明涉及监测技术领域，它是针对油田生产中的主要采油机械“抽 油机”进行自动化智能监测的系统——抽油机电力扩频载波监测系统。
背景技术
1、这种抽油机一年四季24小时野外连续运行。刮风下雨、冷冻下雪、 雷电侵袭、温差极大(东北地区达到90℃)，集中监测难度很大。目前我 国大多数油田还是靠人工巡检，劳动强度大，作业环境差，倒班巡检人工 数量大，而且还不能及时发现抽油机故障，特别是夜间、冬季、雨季时抽 油机故障造成长时间停机，减少石油产量。
2、靠人工或井口便携式仪器定期监测，一天测一次或十天测一次，达 不到不间断的监测，对抽油机的工作状态及其工作状态变化不能及时掌握， 也不能对设备进行科学合理的维护保养。
3、目前国内外抽油机监测方式有无线方式(一般无线和应用手机通信 方式)、卫星通信方式。这些方式一是设备价格昂贵，二是占用无线、手机、 卫星等频道费用高，而且随监测设备数量和数据数量的增加运行费用昂贵。 三是气候环境对传输影响大，所以在我国难以推广应用。
发明内容
本发明利用抽油机本身所用动力的电力线作为通信载体，不必另外架 设通信线进行信息传输，既不占用无线频道，也不利用手机信道，也不用 卫星通道，利用现成的电力线，实现信息传输。监测抽油机的监测分机接 到电力线就可以把监测主机的指令传送到该监测分机，监测分机的采集信 息也通过电力线传送到监测主机。使该系统使用简便、成本也大大降低。
本抽油机电力扩频载波监测系统，它以野外无人值守的抽油机本身供 电电力网作为通信媒体，采用扩频通信方式，传输同一变压器平台下分散 多点抽油机的监测数据，通过传感技术、单片机、PC机，及计算机软件与 抽油机特性的结合，实现监测，对监测的工作状态数据进行分析、判断、 存储、显示绘制曲线及示警等功能的监测系统。
监测分机，电力线网络和光纤网络，监测集中器，监测主机和监测主 机接口箱，主机信息处理机电路连接显示屏和扩频和解扩电路，扩频和解 扩电路连接发信电路再连接电力线耦合电路，再连接收信电路，再与扩频 和解扩电路连接，通过电力线与多个抽油机的监测分机的电力线耦合电路 连接，再顺序连接收信电路，扩频和解扩电路，发信电路，与电力线耦合 电路形成一个回路，其中解扩电路与信息处理电路相连，抽油机的信号通 过监测数据采集电路和模数转换电路连接到信息处理电路上。处理机电路 可以外连打印机。
每一台抽油机设置一个监测分机，通过电流互感器对该抽油机电机的 其中一相电流进行监测，它在电力线上接收监测主机的指令，经判断后， 把监测信息传送到电力线。
电力线网络即每个变压器平台下的三相四线架空电力线作为扩频通信 媒体及电源线；光纤网络作为各个变压器平台的电力线扩频信号汇集网络， 两个网络通过监测集中器把所有变压器平台的监测分机监测信息汇集到监 测主机。
监测集中器连接监测主机，把监测主机指令经判断后，把光信号转换 为扩频信号传送到电力线网络上各个监测分机；再把各个变压器平台下电 力网络上监测分机发出的信息经过电信号到光信号的转换，传输到监测主 机接口箱。
监测主机向各变压器平台下的监测分机发出指令，通过监测主机接口 箱把电信号转换为光信号经光纤传送到监测集中器，监测集中器把光信号 转换成扩频电信号，然后传送到各变压器平台下的监测分机，而监测主机 接口箱把各监测集中器的光纤汇集后转换成电信号输入到监测主机，监测 主机对输入信息进行分析、判断、存储、显示等程序，实现各种功能。每 台监测主机可同时对3-4个变压器平台下分机的监测信息进行同时处理。
监测分机中对单相电流监测，通过A/D转换前置电路与单片机 MCU-P87LPC767接口，实现扩频通信的路由识别、收发控制、信息处理和 发送编码。
电力线扩频通信网、光通信网络两者通过监测集中器进行收发判断， 进行光-电和电-光信号转换。
监测集中器能判断变压器平台的路由，进行各自光电和电光转换实现 跨平台联网，同时又实现光纤和电力线的隔离，它采用SC1128芯片构成扩 频通信与2501M光电转换卡，用单片机MCU-2051对其进行转换的判断实现 自动实时转换。
监测主机和监测主机箱实现：a.用2501M光电转换卡实现光信号-电 信号的互相转换，b.采用RS232卡用计算机总线汇集成一套或几套监测主 机同时监测几个至十几个变压器平台下抽油机工作状态c.监测主机采用 自主开发软件在工控机上实现对各监测分机发出功能指令，并对接收到的 各监测分机的监测信息进行存储、分析、判断、显示、报表、告警等形成 抽油机工作状态信息，提供用户，实现其应用价值。
1、本发明应用扩频通信方式采用扩频SC1128芯片，具有高抗干扰和 高抗衰减，适应野外架空电力线上抽油机点多(最多一个变压器平台担负 三十到四十甚至更多的抽油机)、分散(通常一个变压器平台所带抽油机树 形分布达方圆几公里)的布局特点，实现对所有抽油机全面信息传输。
2、根据油田生产现场特点是设备分散布局，要求管理高度集中，只有 进行分散监测，集中处理，然后达到显示、存储等功能，才能提高效率。 本发明为了提高生产管理效率和管理水平，利用多平台的中心位置设立管 理点，采取一个变压器平台一个集中器，用较短的光纤和2501M光纤转换 器把扩频通信集中成网，实现跨平台、多平台的监测，大大提高了对抽油 机同时管理的数量。达到一个PC终端管理1-3个变压器平台下的抽油机， 2-3个PC终端可集中在一个管理分中心涵盖200台抽油机的监测。还可 根据用户需要继续向上组网的条件。
3、本发明采用单片机(带A/D转换)、传感器、计算机(PC终端)及 其软件与抽油机特性相结合，开发应用软件，实现24小时连续自动快速巡 检每台抽油机的工作状态。
4、本发明采取测单相电机电流的机理：抽油机是用三相电动机经传动 及减速提高其瞬时力矩，在正常情况下三个相的电流是很一致的，随着在 抽油机的工作周期内的变化也是一致的，所以可以一相电流的变化来代表 三相电流的变化，综合成抽油机的工作状态。当三相电机不正常或三相电 源不正常时就会使三个相的电流都处于不正常(如一相断电，其余两相电 流大于正常电流，若监测的是另外的相就能判断出电流大于正常状态，如 果监测电流为零，即监测相电流断电)。所以采取测单相电流，使设备简化、 引线减少，软件工作量减少，数据量也减少。(当然有必要测三相时也可以 做到三相同时测)。
5、本发明对抽油机的监测信息通过分机和主机进行自动分析判断分 别为正常、空载(欠载)、超载、停机，对后三项进行告警，对正常工作状 态，根据用户需要用曲线形式存储，以供用户分析。还留有井口温度、压 力的预留输入口，可根据用户要求与电机电流曲线同步显示，提高对油井 生产更全面的监视。
以上所述，本发明是套完整的从信息采集到传输成网、显示存储符合 油田生产管理需要的抽油机监测系统，是采用高科技，付出低成本、实现 高效率的一套管理系统，在某种意义上说填补了油田生产管理领域的一项 空白。
附图说明
图1为YLC-I型抽油机电力扩频载波监测系统图，
图2为监测分机。
图3为监测集中器。
图4为监测主机接口箱和监测主机。
图5为游梁式抽油机监测主机框图
图6为游梁式抽油机监测分机框图
图7为游梁式抽油机监测系统测试器框图
图8抽油机电力扩频载波监测主机电路原理图
图9抽油机电力扩频载波监测分机电路原理图
具体实施方式：
备齐附图中零部件后，参照框图和电路图进行装配和连接，调试到最 佳状态后即可投入运行。
1.图(1)YLC-I型抽油机电力扩频载波监测系统。该图为四个变压 器平台(T1-T4等四个变压器)下共130个抽油机监测系统的示例。一个 变压器(T1)平台下有三十一台抽油机，设置31台监测分机(F101-F131)。 由于四个变压器有各自监测集中器，所以整个系统130台抽油机只需几分 钟就可全部巡检一次。监测分机的监测信息通过电力线(D1)集中到监测 集中器(J1)，它(J1)转换成光信号由光缆FC汇集到监测主机接口箱和 监测主机(Z)。监测主机接口箱和监测主机安装在四个变压器电力线范围 的中心位置，以减少光纤总长度。
2.监测分机图(2)F101-F428。示例为四个变压器T1-T4有130 台抽油机，共设130个监测分机。在T1变压器下有31台监测分机，它从 A、B、C、O三相四线电力线①上接收扩频信号，经耦合电路⑨，通过放大 电路⑦，进入扩频调制解调器⑥，连到单片机⑤MCU(P87LPC767)进行指 令判断，然后根据指令把监测信息(从电机②经互感器测到电流，经A/D 前置电路④输入到MCU的A/D转换电路，经P87LPC767处理后存储的信息) 输入到扩频调制解调器(SC1128)，调制成扩频信号，输出到发信电路⑧后， 通过耦合电路⑨，送到电力线①。
3.监测集中器图(3)。一个变压器平台配置一个监测集中器。示例为 四个即J1-J4，它的工作过程是：从监测分机->监测主机是从各自电力 线A、B、C、O电力线①上，收集监测分机的信息，在单片机的控制下，扩 频信号经耦合电路⑨通过收信放大电路③，经过SC1128解调成数据电信号 送到光电转换起(2501M)转换成光信号输入光缆，去监测主机Z。从监测 主机->监测分机是从监测主机发出巡检指令信息，通过RS232到光电转 换器(2501M)，转换成光信号到光缆，去监测集中器的光电转换器(2501M)， 转换成电信号，在单片机MCU的控制下进行调制(SC1128)，调制后扩频信 号经放大④后，到耦合电路⑨发送到电力线①，被监测分机所接收。
4.监测主机和监测主机箱(Z)图(4)。它是整个系统的核心部分， 它位于各个变压器和抽油机平面布置的中心位置的房屋(H)中。它通过串 口电路卡②和光电转换电路①，经光缆④同时向各自变压器(T1-T4)的 监测集中器发监测巡检指令到各监测分机(F101-F131，F201-F234，F301 -F334，F401-F428)。各监测分机收到相应监测巡检指令后，把它们存储 处理后的监测信息通过相应的电力线(D1-D4)传送到监测集中器，经光 缆、监测主机接口箱①②，监测主机③收到每个变压器平台的每个监测分 机的监测数据后，进行数据处理，经分析、判断、存储、显示等程序步骤， 实现各种功能。
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