氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，包括安全區(qū)域和防爆區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置有集中器，在防爆區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互連接的無線采集前端和流量計(jì)；集中器，用于在安全距離外收集無線采集前端的測量數(shù)據(jù)，且測量數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)模塊上傳遠(yuǎn)傳平臺(tái)，或是就地通過本地端口將測量數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)處理；無線采集前端，用于采集流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)并通過無線傳輸至集中器；流量計(jì)，用于檢測天然氣管道內(nèi)的氣體流量。在測量數(shù)據(jù)就地傳送時(shí)，通過RS485或是RJ45等接口，則能實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定精確地傳送至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)。
【專利說明】
氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天然氣遠(yuǎn)程采集領(lǐng)域，具體是指氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國的天然氣資源不是非常豐富，且地區(qū)分布儲(chǔ)量非常不均勻，近年來隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及地球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，作為最清潔能源天然氣的需求量日益增加，天然氣的開采工作愈加緊迫，在我國一些低滲透地區(qū)，天然氣的開采工作也是如火如荼進(jìn)行。在這些地區(qū)如果進(jìn)行天然氣開采則需要高密度的天然氣井的數(shù)量來獲取較高的天然氣產(chǎn)量，所以在一個(gè)縣級(jí)行政區(qū)上要分布幾萬口天然氣井，由于井口數(shù)量非常多，且可能分布在沙漠戈壁，巡檢非常不方便，必須對(duì)氣田進(jìn)行數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化管理，因此，必須要有配套的天然氣井口數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中的天然氣井口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，遠(yuǎn)程終端控制單元RTU(Remote Terminal Unit)是通過模擬量輸入通道采集井口油壓、套壓以及天然氣外輸管線中天然氣流量數(shù)據(jù)的，由于受到模擬量輸入通道的限制，對(duì)于四叢井組以上設(shè)備無法完成數(shù)據(jù)采集，而且，現(xiàn)有技術(shù)中的天然氣井口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還存在功耗大、安全性能差、出現(xiàn)故障后維修成本高等缺陷和不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，使得天然氣的流量遠(yuǎn)程采集實(shí)現(xiàn)方便，智能化程度高，使用操作便捷，功耗低，運(yùn)行安全可靠性高，實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，包括安全區(qū)域和防爆區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置有集中器，在防爆區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互連接的無線采集前端和流量計(jì);集中器，用于在安全距離外收集無線采集前端的測量數(shù)據(jù)，且測量數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)模塊上傳遠(yuǎn)傳平臺(tái)，或是就地通過本地端口將測量數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)處理;無線采集前端，用于采集流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)并通過無線傳輸至集中器;流量計(jì)，用于檢測天然氣管道內(nèi)的氣體流量。
[0005]所述無線采集前端包括以下:
通訊模塊，與智能流量計(jì)對(duì)接，用于將流量數(shù)據(jù)傳輸至MCU;
M⑶，用于調(diào)控所有的模塊，并接收通訊模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，且對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合；
LORA無線模塊，用于整合后的流量數(shù)據(jù)的大范圍傳輸；
蓄電池，用于提供穩(wěn)定工作電壓，且與DC 二級(jí)防雷模塊連接；
DC/DC變換器，用于轉(zhuǎn)換蓄電池的輸出電壓以匹配智能流量計(jì)的供電電壓；
統(tǒng)一擴(kuò)展接口，用于擴(kuò)展MCU與外部模塊的連接途徑；
太陽能電池板，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，與DC—級(jí)防雷模塊連接，在蓄電池電量不足時(shí)，及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并且還能為MCU提供電量供應(yīng)保證。
[0006]所述統(tǒng)一擴(kuò)展接口包括RJ45接口、增強(qiáng)1接口以及預(yù)留接口。
[0007]所述MCU 的型號(hào)為 PIC24F16KA02。
[0008]所述蓄電池為鋰電池。
[0009]所述電池為磷酸鐵鋰電池或是鋰氬電池。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明的安裝位置距離智能表距離很短，這個(gè)長度之區(qū)間的連接電纜長度引入的感應(yīng)脈沖很小，不足以對(duì)智能流量計(jì)構(gòu)成威脅；
2、本發(fā)明使用蓄電池供電，不需要外部電網(wǎng)，安全性能高，直接避免了雷擊通過電網(wǎng)引入脈沖；
3、本發(fā)明的體積小巧輕便，可以直接利用螺栓和智能表固定在一起，也可以使用U型卡扣固定在管道外。
【附圖說明】
[0011]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明的不意圖；
圖2為無線采集前端的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0013]實(shí)施例1
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例本實(shí)施例包括安全區(qū)域和防爆區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置有集中器，在防爆區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互連接的無線采集前端和流量計(jì);集中器，用于在安全距離外收集無線采集前端的測量數(shù)據(jù)，且測量數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)模塊上傳遠(yuǎn)傳平臺(tái)，或是就地通過本地端口將測量數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)處理;無線采集前端，用于采集流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)并通過無線傳輸至集中器;流量計(jì)，用于檢測天然氣管道內(nèi)的氣體流量。
[0014]所述無線采集前端包括以下:
通訊模塊，與智能流量計(jì)對(duì)接，用于將流量數(shù)據(jù)傳輸至MCU;
M⑶，用于調(diào)控所有的模塊，并接收通訊模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，且對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合；
LORA無線模塊，用于整合后的流量數(shù)據(jù)的大范圍傳輸；
蓄電池，用于提供穩(wěn)定工作電壓，且與DC 二級(jí)防雷模塊連接；
DC/DC變換器，用于轉(zhuǎn)換蓄電池的輸出電壓以匹配智能流量計(jì)的供電電壓；
統(tǒng)一擴(kuò)展接口，用于擴(kuò)展MCU與外部模塊的連接途徑；
太陽能電池板，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，與DC—級(jí)防雷模塊連接，在蓄電池電量不足時(shí)，及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并且還能為MCU提供電量供應(yīng)保證。
[0015]無線采集前端作為一個(gè)直接連接到智能流量計(jì)的部件，負(fù)責(zé)采集智能流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至集中器，而集中器能夠在安全距離外收集無線采集前端的測量數(shù)據(jù)，且測量數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)模塊上傳遠(yuǎn)傳平臺(tái)，或是就地通過本地端口將測量數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)處理。而在測量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳時(shí)，上傳數(shù)據(jù)模塊采用GPSR，GPSR是一個(gè)典型的基于位置的路由協(xié)議，使用GPSR協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都知道自身地理位置并被統(tǒng)一編址，各節(jié)點(diǎn)利用貪婪算法盡量沿直線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，該協(xié)議避免了在節(jié)點(diǎn)中建立、維護(hù)、存儲(chǔ)路由表，只依賴直接鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由選擇，幾乎是一個(gè)無狀態(tài)的協(xié)議;且使用接近于最短歐氏距離的路由，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小;并能保證只要網(wǎng)絡(luò)連通性不被破壞，一定能夠發(fā)現(xiàn)可達(dá)路由，提高了測量數(shù)據(jù)傳送的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。而在測量數(shù)據(jù)就地傳送時(shí)，通過RS485或是RJ45等接口，則能實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定精確地傳送至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)。
[0016]在進(jìn)行天然氣流量數(shù)據(jù)采集時(shí)，采用單獨(dú)的電池供電，摒棄傳統(tǒng)的外部電網(wǎng)供電方式，以防止雷擊通過外部電網(wǎng)引入脈沖;而對(duì)于智能流量計(jì)，通過DC/DC變換器，使得電池的輸送至智能流量計(jì)的電壓值升高，以保證智能流量計(jì)的正常工作，智能流量計(jì)對(duì)管道內(nèi)的天然氣流量進(jìn)行測量，并將測量的數(shù)據(jù)通過通訊模塊傳送至MCU，通過MCU的整合，該測量數(shù)據(jù)由LORA無線模塊傳送至終端，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣流量的遠(yuǎn)程采集。而統(tǒng)一擴(kuò)展接口，是能夠保證采集前端在以后能夠適應(yīng)新的要求而預(yù)先設(shè)計(jì)的，提高采集前端的擴(kuò)展能力，其中，統(tǒng)一擴(kuò)展接口包括RJ45接口、增強(qiáng)1接口以及預(yù)留接口。
[0017]其中，在實(shí)際操作過程中，采集前端放置在隔爆鋁鑄的殼體內(nèi)，安裝時(shí)可以使用背部安裝、卡位固定在現(xiàn)場智能流量計(jì)的附近。并且，采集前端的安裝殼體采用筒狀結(jié)構(gòu)，且直徑在9?1cm范圍，體積小，安裝方便快捷。在殼體外增設(shè)太陽能電池板，使得蓄電池多一級(jí)電量儲(chǔ)存，在當(dāng)蓄電池電量不足使得，太陽能電池板能及時(shí)為蓄電池補(bǔ)充電能，同時(shí)暫時(shí)供應(yīng)MCU所需的工作電量，以維持整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在蓄電池以及太陽能電池板上分別安裝有DC 二級(jí)防雷模塊、DC—級(jí)防雷模塊，實(shí)現(xiàn)采集前端的多級(jí)防雷，可在雷雨天氣下快速泄放雷電流，以提高蓄電池以及太陽能電池板的防雷等級(jí)以及安全性能。
[0018]作為優(yōu)選，所述蓄電池采用磷酸鐵鋰電池或是鋰氬電池，在筒狀的殼體內(nèi)可以放置2塊2/3 AA體積大小的電池，以提供大約3000mAH的供電容量。如果是對(duì)耗電量較大的蒼南表進(jìn)行間斷供電，工作時(shí)間約為3年，考慮到電池的自放電(電池會(huì)在不工作時(shí)緩慢的自行消耗自身電量)，可以保證兩年的工作時(shí)間。
[0019]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括安全區(qū)域和防爆區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置有集中器，在防爆區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互連接的無線采集前端和流量計(jì);集中器，用于在安全距離外收集無線采集前端的測量數(shù)據(jù)，且測量數(shù)據(jù)通過上傳數(shù)據(jù)模塊上傳遠(yuǎn)傳平臺(tái)，或是就地通過本地端口將測量數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)量系統(tǒng)、站控系統(tǒng)處理;無線采集前端，用于采集流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)并通過無線傳輸至集中器;流量計(jì)，用于檢測天然氣管道內(nèi)的氣體流量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述無線采集前端包括: 通訊模塊，與智能流量計(jì)對(duì)接，用于將流量數(shù)據(jù)傳輸至MCU; M⑶，用于調(diào)控所有的模塊，并接收通訊模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，且對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合； LORA無線模塊，用于整合后的流量數(shù)據(jù)的大范圍傳輸； 蓄電池，用于提供穩(wěn)定工作電壓，且與DC 二級(jí)防雷模塊連接； DC/DC變換器，用于轉(zhuǎn)換蓄電池的輸出電壓以匹配智能流量計(jì)的供電電壓； 統(tǒng)一擴(kuò)展接口，用于擴(kuò)展MCU與外部模塊的連接途徑； 太陽能電池板，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，與DC—級(jí)防雷模塊連接，與DC—級(jí)防雷模塊連接，在蓄電池電量不足時(shí)，及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并且還能為MCU提供電量供應(yīng)保證。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述統(tǒng)一擴(kuò)展接口包括RJ45接口、增強(qiáng)1接口以及預(yù)留接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU的型號(hào)為PIC24F16KA02。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池為鋰電池。6.根據(jù)權(quán)利要求2或是5所述的氣井流量遠(yuǎn)程智能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述電池為磷酸鐵鋰電池或是鋰氬電池。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105955138SQ201610445262
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】呂忠貴
【申請(qǐng)人】成都國光電子儀表有限責(zé)任公司