油田抽油机参数无线数据采集与监控系统的设计

摘要

采用专用无线数传技术和GPRS网络数据传输技术完成油田抽油机电流、压力信号的无线传输,设计并制作一套完整的电流、压力无线收发系统,为油田采油技术的数字化进程提供理论和技术支持。
　　 完成电流检测系统、压力检测系统、便携式手持记录仪系统的硬件电路设计与制作,包括电路原理图的设计、PCB板的设计、PCB板的焊接和调试;三个系统软件程序的编写、下载、调试和修改。实现电流、压力模拟信号到数字信号的转换,数字数值的运算、存储和读取等功能:确定计算电流、压力实际十进制数值的转换系数,系数是可以调节和校准的;根据用户的实际要求,切换到相应的发送模式,在便携式记录仪接收的模式下,记录仪系统的液晶显示器上显示电流、压力的数据为五位,其中小数点占一位,所以软件程序必须能够正确的判断小数点的位置,并存储。
　　 分析电阻应变片的工作原理,确定压力大小和电阻阻值变化的数学关系式;单臂电桥电路的工作原理,桥臂电阻的变化与电桥输出电压的数学表达式,根据电桥输出电压的大小,确定单片机内部自带的可编程集成运算放大器放大倍数的大小。完成无线收发芯片nRF24L01的软件控制,包括工作模式、通道个数、发送数据包和接收数据包的格式等问题;熟悉备用无线收发芯片PTR2000的工作原理,能够在特殊情况下代替nRF24L01的工作;设计记录仪系统的键盘电路,确定按键的功能,完成键盘电路的软件扫描:熟练操作液晶显示器HTG240160C,完成其对汉字、字符、数字和图形的显示;实现记录仪系统日历时钟的实时显示,并能够通过键盘对日历时钟进行校准或调整;完成记录仪与PC机之间USB数据传输显示界面的软件设计。
　　 了解GPRS网络技术的工作原理、特点和应用,熟悉GPRS模块SIM300的GPRS上网过程,设计电流、压力数据的GPRS网络发送模式流程。
　　 完成实验室电流检测系统和压力检测系统的数据发送,便携式记录仪系统的数据接收实验,记录实验得到的数据并进行相应的分析,对比实际传送的数据和理论数据,找出硬件、软件的不足,提高系统的可靠性和稳定性。