9.本装置集成了GSM/GPRS、CAN总线、485总线等功能,不单适用于油井的远程监控,对于像路灯、设备较分散的工厂都有应用价值,都可以大大简化管理方式,节约企业成本,达到减员增效的目的。
4、项目实现介绍
(1) 信号采集处理
监控终端的工作状态传感器主要有压力传感器、温度传感器、可燃性气体浓度传感器等。正常工作时,相应的传感器单元将信号传输到STM32F103RBT6微处理器进行A/D转换,再通过STM32F103RBT6微处理器进行信号处理后,以短信或TCP数据传输的形式发送到现有的GSM网络。
(2)通信信道
根据采油井分布广、距离远而难于用有线方式组网的问题,在监控终端单元和控制站之间传递信息,采用GSM短信通信方式进行数据通讯。每个监测终端和控制端都配备有固定号码的手机SIM卡。该系统的通信信道是由中国移动公司提供的GSM网络。
(3) 远程油井诊断
对油井的远程诊断是利用监测终端的采集系统、数据传输系统等把采油机的运行参数(温度,压力等)传回主站的控制中心,经控制中心的专家系统对这些数据的分析,判断出采油机的运行状况,并及时提出调整建议。
(5) 远程油井控制
油井远程控制技术是利用GSM通讯模块接收主站控制中心的控制指令,经处理后产生控制动作,接通或断开电机控制器,通过控制电机的运行和停止来控制采油机的起抽和停抽。
5、团队及设计过程
本团队由 5 名大三的本科生组成。在辽宁科技大学学生课外科技活动计划的支持下,经过一年时间的不断完善和进步,完成了此次设计。
在设计之初,五个人还是电子设计的门外汉,通过这次设计不但掌握了许多电子设计的知识,还培养了团队精神,锻炼了顽强的意志。这些收获对团队成员一生 的发展都会产生很大的影响。
首先我们将该项目分为几个部分:STM32F103RBT6微处理器的编程、GSM通信模块SIM900A及其驱动电路的设计、供电电路的设计、PCB板的绘制。我们团队中每个人分配相应的任务,积极的研究学习、相互讨论并请教老师。其中最为困难的是GSM通信模块SIM900A驱动电路的设计的供电电路的设计,由于GSM频率较高,对PCB板上的天线部分走线要求比较苛刻,所以在设计中犯了许多小错误。此外,由于GSM通信模块SIM900A的瞬间通信电流高达2A左右,所以对它的供电电路设计有较高的要求,同时还要考虑到STM32F103RBT6微处理器与GSM通信模块SIM900A的供电电源隔离,电磁兼容等问题。
在查阅了大量资料与试验后,我们成功设计出PCB板,GSM网络通信成功,这极大的激励了我们的斗志,我们进一步努力完成了LAABVIEW监控软件的GSM通信模块控制,通过不断试验与改进,完成了系统性能又一次的提高。
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图12 实物
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6、小结
抽油井无线远程监控系统是一个可无限扩展的分布式处理系统,系统网络上的每一台智能终端是一个节点,每个节点独立执行分配给它的任务,这种结构的优点不会因为一个节点的离线影响整个网络的运行。在重大事件发生时,各智能终端能够在迅速报警的同时,及时自动采取措施以减少损失。本方案整合了诸多先进技术,实现了预期的目标。另外,由于本装置集成了GSM/GPRS、CAN总线、485总线等功能,不单适用于油井的远程监控,对于像路灯、设备较分散的工厂都有应用价值,都可以大大简化管理方式,节约企业成本,达到减员增效的目的。整个项目全部由本科生在课外完成,对于本科生探索技术的新领域是一种的尝试。更重要的是在项目完成的过程当中,项目成员分工协作,充分体现了团队精神,才能够将每个人在不同技术方面的专长整合起来,最终完成了这样一个综合性较强的方案,这在本科生课外科技活动中也是一次有益的探索。
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