分布式井溫測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明勘探測井溫度測量監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種分布式井溫測量裝置和測量方法，其裝置包括控制主機(jī)和多個井溫測量探頭，所述多個井溫測量探頭通過一根單總線與所述控制主機(jī)的總線接口連接；所述控制主機(jī)包括存儲單元、人機(jī)接口單元、RS232通訊單元和微控制器單元，所述存儲單元、人機(jī)接口單元、RS232通訊單元分別與所述微控制器單元相連接。本發(fā)明具有測量誤差小、抗干擾能力強(qiáng)、測井探頭設(shè)計要求簡單、分布式布線方便、性價比高和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】分布式井溫測量裝置及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于勘探測井溫度測量監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種分布式井溫測量裝置及測量方法。
技術(shù)背景
[0002]目前，在勘探測井過程中，井溫測量采用有如下方法:
[0003](I)在測井探頭中封裝熱敏電阻或者熱電偶，然后在地面通過控制主機(jī)進(jìn)行溫度測量，該方法實(shí)施相對簡單，應(yīng)用非常廣泛；但是該方法受到如下幾方面的影響，導(dǎo)致溫度測量偏差較大:由于這種方式實(shí)際測量的是隨溫度變化的電阻量，而測井電纜本身帶有電阻，并且測井電纜的電阻受電纜長度、電纜質(zhì)量等因素的影響，其電阻不一，直接影響到了測井溫度的準(zhǔn)確度；另外，由于溫度信號以模擬信號的方式傳輸?shù)娇刂浦鳈C(jī)，模擬信號在傳輸過程中極易受到外界環(huán)境和施工等設(shè)備的強(qiáng)電磁干擾，導(dǎo)致溫度測量誤差較大。
[0004](2)另外一種，為了消除第一種方式存在的電纜內(nèi)阻和外界干擾問題，在測井探頭中集成了模擬溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號，然后將該數(shù)字溫度信號傳送給地面控制主機(jī)。這種方法要求測井探頭內(nèi)部集成模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)電路，這直接導(dǎo)致測井探頭體積過大，在多個測井進(jìn)行分布式井溫測量的時候，其價格尤顯昂貴，往往在普通井溫測量中較少使用。
[0005]現(xiàn)有的井溫測量方案要么存在易受布線電纜內(nèi)阻影響導(dǎo)致測溫不準(zhǔn)確和易受外界干擾導(dǎo)致測溫誤差大問題，要么存在測井探頭內(nèi)部電路復(fù)雜、體積龐大、價格昂貴等缺點(diǎn)，不適合目前勘探測井溫度測量監(jiān)控領(lǐng)域的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種抗干擾能力強(qiáng)，井溫測量準(zhǔn)確，可同時分布式測量多個測井井溫，測量布線方便，測井探頭設(shè)計簡單，成本低的分布式井溫測量裝置及測量方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的分布式井溫測量裝置，包括控制主機(jī)和多個井溫測量探頭，所述多個井溫測量探頭通過一根單總線與所述控制主機(jī)的總線接口連接；所述控制主機(jī)包括存儲單元、人機(jī)接口單元、RS232通訊單元和微控制器單元，所述存儲單元、人機(jī)接口單元、RS232通訊單元分別與所述微控制器單元相連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述井溫測量探頭由數(shù)字溫度傳感器與銅管封裝構(gòu)成，所述數(shù)字溫度傳感器包括集成芯片DS18B20，所述單總線由電源、地和信號三根線通過總線連接構(gòu)成。
[0009]進(jìn)一步地，所述井溫測量探頭總線接口通過4.7ΚΩ的電阻將單總線的信號線上拉到+5V的電源，所述單總線的信號線與微控制器單元的輸入輸出端口連接，所述微控制器單元包括ARM7處理器集成芯片。
[0010]進(jìn)一步地，所述人機(jī)接口單元由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置組成，所述鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置分別與所述微控制器單元連接。[0011]進(jìn)一步地，所述非易失性存儲單元用于記錄存儲實(shí)時測溫數(shù)據(jù)和存于溫度預(yù)警門限、產(chǎn)品信息參數(shù)。
[0012]進(jìn)一步地，所述人機(jī)接口單元由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置構(gòu)成，鍵盤輸入裝置用于設(shè)置參數(shù)功能，液晶顯示裝置用于實(shí)時顯示測度測量信息和顯示參數(shù)信息。
[0013]進(jìn)一步地，所述微控制器單元控制程序采用的是多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)施。
[0014]進(jìn)一步地，所述控制主機(jī)用于執(zhí)行溫度傳感器搜索和溫度采集任務(wù)、溫度顯示任務(wù)、溫度存儲任務(wù)、鍵盤掃描任務(wù)和RS232通訊任務(wù)。
[0015]本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置進(jìn)行測量井溫的測量方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0016]I)、通過人機(jī)接口單元配置測量參數(shù)；
[0017]2)、進(jìn)一步控制主機(jī)開始溫度測量，控制主機(jī)首先復(fù)位單總線；
[0018]3)、控制主機(jī)進(jìn)一步初始化井溫測量探頭中的集成芯片DS18B20個數(shù)計數(shù)器CNT=O ；
[0019]4)、控制主機(jī)進(jìn)行第一個DS18B20搜索，如果沒有搜索到第一個DS18B20，則溫度測量結(jié)束；如果搜索到第一個DS18B20，則CNT=I,并保存此DS18B20的唯一序列號；
[0020]5)、控制主機(jī)進(jìn)行下一個DS18B20搜索，如果搜索到下一個DS18B20，則CNT++，并保存此DS18B20的唯一序列號，如此反復(fù)，直到所有DS18B20搜索完畢；
[0021]6)、控制主機(jī)根據(jù)搜索到的DS18B20序列號讀取溫度值；所有搜索到序列號的DS18B20溫度讀取完成；
[0022]7)、控制主機(jī)將讀取到的溫度測量結(jié)果通過人機(jī)接口單元進(jìn)行顯示，至此，溫度測
量結(jié)束。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024]I)、所使用的溫度測量集成芯片DS18B20測量精度高，測量誤差??；
[0025]2)、所使用單總線為數(shù)字通訊技術(shù)，其抗干擾能力強(qiáng)；
[0026]3)、所使用單總線在分布式測溫布線上面，僅僅需要三芯電纜線，使布線簡單方便；
[0027]4)、每個井溫測量探頭僅僅需要一顆溫度測量集成芯片DS18B20，在性價比方面有很大的提聞;
[0028]5)、所使用單總線，可以使單臺控制主機(jī)隨意連接多個井溫測量探頭，使用起來非常靈活；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一種分布式井溫測量裝置布線原理示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明原理框圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的井溫測量探頭接線示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的微控制器單元工作任務(wù)流程示意框圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的溫度測量方法流程示意圖。
[0034]圖中，井溫測量探頭101，單總線102，控制主機(jī)103，微控制器單元301，總線接口302，人機(jī)接口單元303，存儲單元304，RS232通訊單元305，溫度采集任務(wù)401，溫度顯示任務(wù)402，溫度存儲任務(wù)403，鍵盤掃描任務(wù)404，RS232通訊任務(wù)405，溫度測量開始501，復(fù)位單總線502，初始化計數(shù)器503，搜索井溫測量探頭504，保存序列號505，搜索下一個井溫測量探頭506，保存唯一序列號507，讀取溫度值508，溫度測量結(jié)束509。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0036]圖1-3中所示的分布式井溫測量裝置，分布式井溫測量裝置，其特征在于:包括控制主機(jī)103和多個井溫測量探頭101，多個井溫測量探頭101通過一根單總線102與控制主機(jī)103的總線接口 302連接；控制主機(jī)103包括存儲單元304、人機(jī)接口單元303、RS232通訊單元305和微控制器單元301，存儲單元304、人機(jī)接口單元303、RS232通訊單元305分別與微控制器單元301相連接。
[0037]井溫測量探頭101由數(shù)字溫度傳感器與銅管封裝構(gòu)成，數(shù)字溫度傳感器包括集成芯片DS18B20，單總線102由電源、地和信號三根線通過總線連接構(gòu)成。井溫測量探頭總線接口 302通過4.7ΚΩ的電阻將單總線102的信號線上拉到+5V的電源，單總線102的信號線與微控制器單元301的輸入輸出端口連接，微控制器單元301包括ARM7處理器集成芯片。人機(jī)接口單元303由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置組成，鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置分別與微控制器單元301連接。
[0038]非易失性存儲單元304用于記錄存儲實(shí)時測溫數(shù)據(jù)和存于溫度預(yù)警門限、產(chǎn)品信息參數(shù)。人機(jī)接口單元303由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置構(gòu)成，鍵盤輸入裝置用于設(shè)置參數(shù)功能，液晶顯示裝置用于實(shí)時顯示測度測量信息和顯示參數(shù)信息。微控制器單元301控制程序采用的是多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)施?？刂浦鳈C(jī)103執(zhí)行的工作任務(wù)，如圖4所示，用于執(zhí)行溫度傳感器搜索和溫度采集任務(wù)401、溫度顯示任務(wù)402、溫度存儲任務(wù)403、鍵盤掃描任務(wù)404和RS232通訊任務(wù)405。
[0039]上述裝置進(jìn)行測量井溫的測量方法如圖5所示，包括以下步驟:
[0040]I)、首先溫度測量開始，復(fù)位單總線；
[0041]2)、初始化井溫測量探頭101中的集成芯片DS18B20個數(shù)計數(shù)器CNT=O ；
[0042]3)、進(jìn)行第一個DS18B20搜索，如果沒有搜索到第一個DS18B20，則溫度測量結(jié)束；如果搜索到第一個DS18B20，則CNT=I,并保存此DS18B20的唯一序列號；
[0043]4)、進(jìn)行下一個DS18B20搜索，如果搜索到下一個DS18B20，則CNT++，并保存此DS18B20的唯一序列號，如此反復(fù)，直到所有DS18B20搜索完畢；
[0044]5)、根據(jù)搜索到的DS18B20序列號讀取溫度值；所有搜索到序列號的DS18B20溫度
讀取完成后，溫度測量結(jié)束。
[0045]本發(fā)明在實(shí)施中，在野外鉆孔現(xiàn)場作業(yè)，井溫測量不受周圍環(huán)境的影響，具有抗干擾性特點(diǎn)。
[0046]本發(fā)明也可適用于測井溫度的長期監(jiān)控等工程需求。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式井溫測量裝置，其特征在于:包括控制主機(jī)(103)和多個井溫測量探頭(101)，所述多個井溫測量探頭(101)通過一根單總線(102)與所述控制主機(jī)(103)的總線接口(302)連接；所述控制主機(jī)(103)包括存儲單元(304)、人機(jī)接口單元(303)、RS232通訊單元(305)和微控制器單元(301)，所述存儲單元(304)、人機(jī)接口單元(303)、RS232通訊單元(305)分別與所述微控制器單元(301)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述井溫測量探頭(101)由數(shù)字溫度傳感器與銅管封裝構(gòu)成，所述數(shù)字溫度傳感器包括集成芯片DS18B20，所述單總線(102)由電源、地和信號三根線通過總線連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述井溫測量探頭總線接口(302)通過4.7ΚΩ的電阻將單總線(102)的信號線上拉到+5V的電源，所述單總線(102)的信號線與微控制器單元(301)的輸入輸出端口連接，所述微控制器單元(301)包括ARM7處理器集成芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述人機(jī)接口單元(303)由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置組成，所述鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置分別與所述微控制器單元(301)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述非易失性存儲單元(304)用于記錄存儲實(shí)時測溫數(shù)據(jù)和存于溫度預(yù)警門限、產(chǎn)品信息參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述人機(jī)接口單元(303)由鍵盤輸入裝置和液晶顯示裝置構(gòu)成，鍵盤輸入裝置用于設(shè)置參數(shù)功能，液晶顯示裝置用于實(shí)時顯示測度測量信息和顯示參數(shù)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述微控制器單元(301)控制程序采用的是多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)施。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分布式井溫測量裝置，其特征在于:所述控制主機(jī)(103)用于執(zhí)行溫度傳感器搜索和溫度采集任務(wù)(401)、溫度顯示任務(wù)(402)、溫度存儲任務(wù)(403)、鍵盤掃描任務(wù)(404)和RS232通訊任務(wù)(405)。
9.一種采用權(quán)利要求8所述裝置進(jìn)行測量井溫的測量方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)、通過人機(jī)接口單元(303)配置測量參數(shù)； 2)、進(jìn)一步控制主機(jī)(301)開始溫度測量，控制主機(jī)(301)首先復(fù)位單總線； 3)、控制主機(jī)(301)進(jìn)一步初始化井溫測量探頭(101)中的集成芯片DS18B20個數(shù)計數(shù)器 CNT=O ； 4)、控制主機(jī)(301)進(jìn)行第一個DS18B20搜索，如果沒有搜索到第一個DS18B20，則溫度測量結(jié)束；如果搜索到第一個DS18B20，則CNT=I,并保存此DS18B20的唯一序列號； 5)、控制主機(jī)(301)進(jìn)行下一個DS18B20搜索，如果搜索到下一個DS18B20，則CNT++，并保存此DS18B20的唯一序列號，如此反復(fù)，直到所有DS18B20搜索完畢； 6)、控制主機(jī)(301)根據(jù)搜索到的DS18B20序列號讀取溫度值；所有搜索到序列號的DS18B20溫度讀取完成； 7)、控制主機(jī)(301)將讀取到的溫度測量結(jié)果通過人機(jī)接口單元(303)進(jìn)行顯示，至此，溫度測量結(jié)束。
【文檔編號】E21B47/07GK103867189SQ201410064924
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】蔡耀軍, 李叢華, 魏巖峻, 董亮, 王軍懷, 劉紅星, 王小波, 王永平, 黃小軍, 劉海濤, 高建華 申請人:長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司, 水利部長江勘測技術(shù)研究所