本實用新型涉及一種遠距離傳輸?shù)臒o線抽油機示工圖監(jiān)測裝置，涉及到石油生產(chǎn)設備監(jiān)測領域。

背景技術：

目前對石油生產(chǎn)設施建設的重視和關注，監(jiān)管部門對于生產(chǎn)期間設備的工作效率、監(jiān)測的要求也有所提高，其中對抽油桿的荷載監(jiān)測需求隨之而產(chǎn)生。其監(jiān)測方法是：對抽油機懸點載荷隨其位移變化規(guī)律的圖形稱為示功圖，它是示功儀在抽油機一個抽吸周期內測取的封閉曲線。通過對示功圖的分析、計算可判斷抽油機的狀態(tài)及工作效率情況。

傳統(tǒng)的對抽油桿的監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展較早，有一定的使用范圍，其主要工作原理是：將抽油桿套裝一個應變式測力傳感器，并通過配套的采集儀采集測力傳感器的數(shù)據(jù)變化，從而實現(xiàn)抽油桿荷載的監(jiān)測。而抽油機的電機功率參數(shù)通過第三方的PLC設備內部數(shù)據(jù)得到，無法一體化設計，導致數(shù)據(jù)兼容、安裝的便捷性存在不足。傳統(tǒng)方式在采集到數(shù)據(jù)后，通過ZIGBEE、GPRS等無線通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。

上述傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)存在以下的不足：

首先傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝難度較高，不同參數(shù)的傳感器無法整體安裝，如抽油桿的荷載變化和位移變化為一個子系統(tǒng)，而電機的功率、扭矩、電流等參數(shù)為另外一個子系統(tǒng)，通過第三個設備對兩個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行讀取、計算，方可得到抽油機的示工圖，因此在系統(tǒng)穩(wěn)定性、兼容性方面存在不足。

在數(shù)據(jù)傳輸方面，傳統(tǒng)監(jiān)測方法采用ZIGBEE、GPRS方式進行傳輸，但ZIGBEE在石油油井環(huán)境下的通信距離、可靠性存在不足。GPRS在功耗控制、單個產(chǎn)品的成本上也存在不足。

綜上所述，傳統(tǒng)的監(jiān)測在安裝復雜度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娲嬖谝欢ǖ木窒扌裕y以滿足特定工況下的要求。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種遠距離傳輸?shù)臒o線抽油機示工圖監(jiān)測裝置，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過LORA網(wǎng)絡進行遠距離、低功耗數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了對抽油桿的荷載監(jiān)測功能。

本實用新型要解決的技術問題就在于以下幾點：（1）抽油機的各項參數(shù)的采集采用一體式設計，不同類型的傳感器均接入到監(jiān)測系統(tǒng)中，無須第三方設備；（2）荷載監(jiān)測儀實現(xiàn)LORA無線傳輸，其可滿足5KM范圍內可靠通信，避免現(xiàn)場布線的難度和成本。

本實用新型為了實現(xiàn)上述技術目的，采用如下技術方案：

一種遠距離傳輸?shù)臒o線抽油機示工圖監(jiān)測裝置，該裝置包括有荷載傳感器、電機功率傳感器、電機扭矩傳感器、位移傳感器、微型控制器；

所述微型控制器與荷載傳感器、電機功率傳感器、電機扭矩傳感器、位移傳感器連接；

所述微型控制器通過LORA模塊與LORA網(wǎng)關連接。

采集的數(shù)據(jù)計算成示工圖，并通過LORA模塊進行傳輸。網(wǎng)關管理多個石油荷載儀的數(shù)據(jù)收發(fā)情況，LORA網(wǎng)關通過4G網(wǎng)絡將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡服務器供用戶查詢、下載、使用。

進一步的，液晶顯示屏與微型控制器連接。

進一步的，所述液晶顯示屏為TFT液晶顯示屏。用于示工圖的顯示。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的監(jiān)測裝置，本實用新型遠距離通信的LORA無線模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。由于LORA遠距離通信的能力，因此，在一般情況下，可使用一個LORA網(wǎng)關實現(xiàn)對半徑為5Km范圍內油井的監(jiān)測，相比于傳統(tǒng)ZIGBEE等方式，在通信具體、組網(wǎng)的系統(tǒng)性上均有很大的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述：

一種遠距離傳輸?shù)臒o線抽油機示工圖監(jiān)測裝置，該裝置包括有荷載傳感器、電機功率傳感器、電機扭矩傳感器、位移傳感器、微型控制器；

所述微型控制器與荷載傳感器、電機功率傳感器、電機扭矩傳感器、位移傳感器連接；

所述微型控制器通過LORA模塊與LORA網(wǎng)關連接。

液晶顯示屏與微型控制器連接。

所述液晶顯示屏為TFT液晶顯示屏。

具體說明：

監(jiān)測系統(tǒng)內部設計有電機工作參數(shù)監(jiān)測傳感器，主要包括電機工作電壓\電流互感器，作為采集電機的功率參數(shù)，同時設計有扭矩傳感器，可測量電機的扭矩數(shù)據(jù)，完整沖程下的電機功率、扭矩數(shù)據(jù)。兩組傳感器均采用12V供電，RS485數(shù)字輸出，通過MODBUS指令集進行數(shù)據(jù)讀取，因此可直接接入系統(tǒng)。

為了測量抽油桿的荷載及位移數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)設計有振弦式荷載傳感器、拉線式位移傳感器，用于測量抽油桿不同位置時的荷載變化。拉線位移傳感器即可用于測量抽油桿的位置變化，并可用于計算沖程的時間。計算方法為初始位置為零狀態(tài)時開始計數(shù)，當位移經(jīng)過增大、減小的過程又回到初始零位置時，計數(shù)結束，此時計數(shù)時間即為沖程的時間。

抽油機電機的功率、扭矩參數(shù)后，再根據(jù)荷載、位移、沖程等幾要素繪制示工圖即可。為了提高監(jiān)測系統(tǒng)的實用性，本實用新型設計有256*128像素的TFT顯示屏，可通過UART接口進行控制，將上一組采集的示工圖進行顯示，便于現(xiàn)場調試、測試、展示實用。經(jīng)過實際驗證，增加顯示屏可大大提高系統(tǒng)安裝、調試的效率。

為滿足無線傳輸?shù)囊?，列舉方案是：LSD4WN-2N717M91，其是一款LoRaWAN End Node模塊，隸屬于LSD4WN-2Nxxxxxx系列產(chǎn)品線。其接收靈敏度可低至-140dB，因此可靠通信距離在城區(qū)環(huán)境可達5KM。且本模塊集成了LoRaWANTM協(xié)議棧，符合LoRa Alliance發(fā)布的LoRaWANTM Specification 1.01 Class A標準，支持CLAA對LoRaWAN的應用擴展。硬件支持433~510MHz超寬頻段（使用不同頻段時，需要選擇合適天線）。模塊采用串行接口與用戶設備進行數(shù)據(jù)、指令交互，可以方便地為用戶提供快速LoRaWAN網(wǎng)絡接入和無線數(shù)據(jù)等業(yè)務。LSD4WN-2N717M91模塊具有功耗低、傳輸距離遠、抗干擾能力強，適用于多種應用場合：物聯(lián)網(wǎng)低功耗應用(IoT)、自動抄表、智慧城市、工業(yè)自動化、智能家居等。