基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开的一种基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统，包括核心处理器与CPLD器件连接，CPLD器件同时与两个转换器分别连接，其中的转换器件一与移动通讯网络模块和IC读卡器分别连接，转换器件二与智能仪表连接；CPLD器件通过七位通用接口一与磕头机控制开关继电器连接，CPLD器件通过七位通用接口二与磕头机控制开关继电器状态读取连接，核心处理器还与报警装置及上位机系统连接。本实用新型专利技术远程油井管理系统，可靠性高、不占用主机资源；采用了全球移动通讯网络，传输数据快，成本低，功能强、准确性高、应用性广、速度快。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于油田控制
，涉及一种基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统。
技术介绍
随着信息产业的高速发展，信息数字化概念已经为越来越多的领域广泛接受，尤其是关系到国家经济发展的石油能源产业。目前，各大油田采用铺设骨干网进行信息管理， 但是其过于依赖网络信号，需要生产单位自己铺设网络，由于地理地貌的复杂，导致施工难度上升，导致网络铺设的成本加大。全球移动通讯，俗称“全球通”，全球移动通讯系统具有防盗拷能力强、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强、不易受干扰、信息灵敏、通话死角少的特点，它与骨干网最大的区别是骨干网需要生产单位自己铺设光纤等通信设备，而全球移动通讯网络是利用了手机移动网，这样避免了开发成本高，起效慢的问题。数字化油田建设是一项复杂的系统工程，需要信息技术、石油地质、油藏工程、企业管理等学科的配合发展。可靠的数据质量，以及标准化和智能化的管理是实现数字油田的基础。其中，可靠的数据质量涉及准确可靠的数据采集、处理与传输。标准化和智能化的管理涉及数据的集中、分类、管理与应用，即数据中心建设。针对数据化油田建设的理念，考虑实际应用的可行性，目前采用的读取油量数据、鉴别工作人员身份以及控制油田上磕头机的方式分别是选用静压变送器测量原油重量；选用个人身份IC卡进行鉴别工作人员身份；选用较小电流控制较大电流的继电器来控制磕头机工作。静压式测量计的工作原理是压力等于压强和接触面积的乘积。通常选用智能仪表作为测量原油重量的仪器。智能仪表能够实时读取原油重量，能够与其它微机进行相互通信，将采集的数据进行传输。IC卡又称集成电路卡，其一般采用射频技术与IC卡读写器进行通讯，因此IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁。继电器是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。鉴于现有油田在远程油井管理过程中，通讯网络建设成本高、不能有效地实现自动化的集输管理原油，无法及时发现油量丢失并加以报警，偷油事件经常发生，急需要一种自动化程度高的远程油井管理设备及管理方法，满足油田的技术要求。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统，有效地实现油田集输管理原油，及时发现油量丢失并加以报警，同时管理原油输送， 防止偷油事件的发生。本技术所采用的技术方案是，一种基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统，包括核心处理器，核心处理器与CPLD器件连接，CPLD器件同时与转换器件一和转换器件二分别连接，其中的转换器件一通过RS232接口与移动通讯网络模块和IC读卡器连接，转换器件二通过RS485接口与智能仪表连接；CPLD器件通过七位通用接口一与磕头机控制开关继电器连接，CPLD器件通过七位通用接口二与磕头机控制开关继电器状态读取连接，核心处理器还与报警装置及上位机系统连接。本技术装置的有益效果是1)通过使用全球移动通讯系统和基于核心处理器的嵌入式系统，进行油井现场生产信息的采集、处理和传输，成本低、速度快、可靠性高。2)通过智能仪表得到生产现场原油储量信息，考虑储油罐自身的最大储油量以及磕头机的工作情况，基于当前储油量和储油量最大值的处理算法，能够及时处理油罐冒顶的突发事件，减少了石油资源的生产浪费。3)通过分析原油油量的下降情况，设置了两种情况的信息上报机制算法，改善了工作人员拉取原油的管理制度，同时对生产现场上正在发生的偷油现象能够及时报警，使管理人员能第一时间采取相应措施。4)管理人员通过上位机系统下发命令，实现远程控制油井的生产状态，同时生产信息也可按照管理人员的要求上报给上位机系统，提高了生产效率，降低工作者的劳动强度，减少成本支出。附图说明图1是本技术远程油井管理系统的硬件结构框图。图中，1.核心处理器，2. CPLD器件，3.转换器件一，4.移动通讯网络模块，5. IC读卡器，6.智能仪表，7.七位通用接口一，8.磕头机控制开关继电器，9.磕头机控制开关继电器状态读取，10.七位通用接口二，11.转换器件二。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。随着微电子学的发展，核心处理器得到了迅速发展，性能不断提高的同时，价格不断降低，使得基于核心处理器的嵌入式信息处理技术成为可能，为实现设置性能价格比高、 可靠性高的基于全球移动通讯系统的远程管理油井生产系统提供了技术手段。如图1所示，本技术远程油井管理系统的结构是，包括核心处理器1，核心处理器1与CPLD器件2连接，CPLD器件2与两个同样结构的转换器件(转换器件一 3和转换器件二 11)连接，其中的转换器件一 3通过RS232接口与移动通讯网络模块4和IC读卡器5连接，另一个转换器件二 11通过RS485接口与智能仪表6连接；CPLD器件2通过一个七位通用接口一 7与磕头机控制开关继电器8连接，CPLD器件2还通过另外一个七位通用接口二 10与磕头机控制开关继电器状态读取9连接，核心处理器1还与报警装置及上位机系统连接。核心处理器1选用TMS320DM642芯片作为嵌入式系统的主控芯片，根据该芯片需要的电源选用相应的电源芯片得到5V和3. 3V的电压；为了实现上电自我重启和自我加载程序，DM642上外加有4MX8bit的Flash ；由于 DM642的内部存储资源较小，另外增加了两块4MX64bit的异步存储器SDRAM，用于扩大嵌入式系统的存储数据能力。为了实现可编程进行控制的功能，通过核心处理器1的外部存储器接口连接有 CPLD器件2，该CPLD器件2用于实现外部地址的扩展，通过地址扩展带动实现相应功能的器件，如并行数据转换串行数据的器件。由于移动通讯网络模块4、IC读卡器5以及智能仪表6都以串口方式与外部微机进行通信，因此系统设置了四个串口，其中多余的一个串口为预留串口。在CPLD器件2上挂接有2块同样的并行数据转换串行数据的转换器件((转换器件一 3和转换器件二 11均选用TL16C752B型号)，而每块转换器件都控制两个串口，达到了嵌入式系统硬件的设置要求。由于嵌入式系统需要控制并获得磕头机的工作状态，并实现数据总线的读写操作复用的功能，因此从DM642中引出低8位数据总线作为传输控制及获得控制磕头机工作的继电器的开关量；在CPLD器件内部进行逻辑判断，实现数据总线的功能复用。由于CPLD器件2上挂接了 8位数据线，两块转换器件，为了让核心处理器1能够去控制，因此从核心处理器1上引出了低8位地址总线，该八根地址线通过CPLD器件2进行逻辑功能添加后，对每个器件和数据线进行地址映射，这样使每个和CPLD器件2连接的模块都有了对核心处理器1的地址映射。为了让CPLD器件2能和核心处理器1 (DM64》之间进行相互的通信，需要将CPLD 器件2的控制引脚和核心处理器1的部分控制引脚相接，通过通用I/O 口、DSP控制引脚和 CPLD控制引脚，实现CPLD器件2在核心处理器1的控制下进行正常工作。核心处理器1选用上海视可电子科技有限公司的DM642SmartI模块，其CPU为美国TI公司生产的DM642芯片，该模块具有嵌入式计算、机器视本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于移动通讯网络和核心处理器的远程油井管理系统，其特征在于，包括核心处理器（１），核心处理器（１）与ＣＰＬＤ器件（２）连接，ＣＰＬＤ器件（２）同时与转换器件一（３）和转换器件二（１１）分别连接，其中的转换器件一（３）通过ＲＳ２３２接口与移动通讯网络模块（４）和ＩＣ读卡器（５）连接，转换器件二（１１）通过ＲＳ４８５接口与智能仪表（６）连接；ＣＰＬＤ器件（２）通过七位通用接口一（７）与磕头机控制开关继电器（８）连接，ＣＰＬＤ器件（２）通过七位通用接口二（１０）与磕头机控制开关继电器状态读取（９）连接，核心处理器（１）还与报警装置及上位机系统连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙，康小龙，赵太飞，张运浩，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：实用新型
国别省市：87