基于单片机的油井实时监测系统设计与实现.doc

基于单片机的油井实时监测系统设计与实现.doc1 基于单片机的油井实时监测系统设计与实现摘要: 介绍了一种基于单片机 PIC16F877 的油井实时监测系统。该系统能够分时采样获取油井下电动潜油泵的两路压力、两路温度、漏电流和振动参数, 并利用其内部的 ADC 转换器将模拟信号进行量化处理转换为数字信号。为了保证采集信号的精确度,系统采用去极值求平均值滤波算法对采集到的数字信号量进行滤波处理, 最终将油井下实时信息显示到主界面上, 同时具有报警功能。实验结果表明, 本系统对井下各信息的采集具有高精确度和实时性,并取得了较满意的控制效果。关键词:油井实时监测系统; PIC16F877 单片机; A/D 转换;滤波算法中图分类号: TP319 文献标识码: A 文章编号: 16727800 ( 2013 ) 009006103 作者简介: 王梅( 1986- ),女, 硕士, 西安交通大学城市学院计算机科学与信息管理系助教,研究方向为嵌入式系统及计算机控制;赵彩( 1982- ),女, 硕士, 西安交通大学城市学院计算机科学与信息管理系讲师, 研究方向为数据挖掘; 丁凰( 1978- ),女, 硕士, 西安交通大学城市学院计算机科学与信息管理系讲师,研究领域为模式识别与软件开发。 0 引言由于我国油田油井数量多且分布范围广,目前大多采用人工巡井方 2 式,由工人每日定时检查设备运行情况并记录采油数据[1] 。这种方式影响了设备监控与采油数据的实时性和准确性, 发生故障时也不能及时地监测和处理, 会造成巨大的损失。这样不仅降低了劳动效率, 而且增加了生产成本, 并且存在安全隐患。针对以上情况, 我国石油企业为了提高生存和竞争能力, 已经开始进行油田自动化、信息化、数字化建设。本文设计的油井实时监测系统以单片机 PIC16F877[3] 作为微控制器对油井下潜油泵的入口压力、出口压力、入口油温、电机温度、振动、漏电流等信息进行实时监测和控制, 发现故障并及时报警, 具有精确度高、实时性和稳定性好等特点。 1 系统总体设计本系统可以分时采样由下位机实时传输的井下温度、压力、振动、漏电流等参数信息的模拟信号, 并通过 ADC 转换器把采集到的信号进行模拟向数字量的转换, 将转换的数据量进行存储, 同时应用去极值求平均值滤波算法对采集到的数字信号量进行滤波处理, 确保采集信息的精确度和准确性; 为了给用户提供有效的数据, 系统还使用 LED 实时显示采集的数据信息, 用户也可以通过键盘设定每个参数信息报警值的上限和下限及故障值的上限和下限, 监测过程中实时采样的数据超越设定的上下限值时报警器自动报警。本系统设计以单片机 PIC16F877[2] 为开发中心扩展 8 个模块: 电源模块、显示模块、键盘模块、信号的输入输出模块、信号采集模块、中断定时模块、数据处理模块、报警模块。系统模块如图 1 所示。 3 2 系统硬件设计本系统的硬件组成:主要由电源模块、 CPU 模块、显示按键模块等, 以及外围硬件电路的辅助处理。电源模块将外部电压 24V 转化成系统处理所需要的电压 12V 和 5V, CPU 模块以 PIC16F877 为核心, 显示按键模块利用周立功 7289 芯片实现,外围硬件电路主要用来实现对信号的放大处理及防干扰的处理。系统硬件组成如图 2 所示。 信号输入模块由于井下传感器采集传输的为电