，地面參數(shù)顯示單元3的計算機31以EXCEL表格形式保存讀取的參數(shù)測量數(shù)據。
[0061]如圖5本發(fā)明一實施例的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)測試數(shù)據回放界面，測試條件為發(fā)電機轉速3000RPM，采用4個直流-直流變換模塊并聯(lián)的方式，連接恒流型電子負載，第1組至第7組數(shù)據負載電流1A，第8組至第20組數(shù)據負載電流1.5A，每組數(shù)據依次顯示測量時間-整流電壓-輸出電壓-均流電流1至4-發(fā)電機轉速-數(shù)據校驗信息。
[0062]本系統(tǒng)工作時，當智能鉆井工具處于地面測試階段時，可通過串口通信單元25連接井下參數(shù)測量單元2和地面參數(shù)顯示單元3，設置泥漿發(fā)電機11在不同轉速下工作，電子測量、控制單元14連接恒流型電子負載，測試其在不同負載下的工作情況。使用地面參數(shù)顯示單元3進行實時監(jiān)測時，首先進行串口連接，串口連接成功后進行系統(tǒng)復位和時鐘同步操作，可選擇顯示狀態(tài)信息，點擊參數(shù)顯示中的“測試”按鈕，則實時顯示井下參數(shù)測量單元2的測量參數(shù)值，該測量參數(shù)值同時保存在井下參數(shù)測量單元2的參數(shù)存儲單元24中，可通過內存管理單元34中的“內存讀取”按鈕獲得井下參數(shù)測量單元2的參數(shù)存儲單元24中的參數(shù)值，可通過內存管理單元34中的“內存存儲”按鈕將讀取的參數(shù)值保存至計算機31中供后續(xù)分析使用；當智能鉆井工具入井工作時，井下參數(shù)測量單元2中的參數(shù)測量單元22實時采集測量參數(shù)信息，處理器21在采樣間隔到來時接收、處理測量參數(shù)并將其保存至參數(shù)存儲單元24中，智能鉆井工具出井后，通過串口通信單元25連接井下參數(shù)測量單元2和地面參數(shù)顯示單元3，選擇顯示狀態(tài)信息，可顯示工具信息和存儲狀態(tài)，選擇內存管理單元34中的“內存讀取”按鈕，可獲得井下參數(shù)測量單元2的參數(shù)存儲單元24中的參數(shù)值，選擇內存管理單元34中的“內存存儲”按鈕將讀取的參數(shù)值以EXCEL文件格式保存至計算機31中，供地面工作人員對井下電源的使用情況、故障原因進行分析。
[0063]本發(fā)明的目的在于為智能鉆井工具的供電電源設計一種基于單片機的參數(shù)采集系統(tǒng)，由單片機控制完成對電源電壓、回路電流、發(fā)電機轉速等電源參數(shù)的采樣、量化、存儲和傳輸，可實現(xiàn)井下電源參數(shù)的實時采集、記錄以及計算機中參數(shù)的顯示、存儲等功能，為工具電源的工作狀況分析、故障處理提供客觀、真實的數(shù)據依據，以保證智能鉆井工具的安全、穩(wěn)定運行，提高智能鉆井工具的工作性能和使用壽命。
[0064]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)包括:井下參數(shù)采集單元(2)和地面參數(shù)顯示單元(3)，其中:井下參數(shù)采集單元(2)為設置在智能鉆井工具探管中的數(shù)據采集裝置，其與井下電源系統(tǒng)(1)相連接，用于實時采集井下電源系統(tǒng)(1)的相關信息；井下參數(shù)采集單元(2)包括:處理器(21)、參數(shù)測量單元(22)、系統(tǒng)復位單元(23)、參數(shù)存儲單元(24)、串口通信單元(25)和時鐘同步單元(26);處理器(21)分別與參數(shù)測量單元(22)、系統(tǒng)復位單元(23)、參數(shù)存儲單元(24)、串口通信單元(25)和時鐘同步單元(26)相連接；地面參數(shù)顯示單元(3)包括:計算機(31)、參數(shù)顯示單元(32)、遠程控制單元(33)、內存管理單元(34)和狀態(tài)顯示單元(35);其中:計算機(31)分別與參數(shù)顯示單元(32)、遠程控制單元(33)、內存管理單元(34)和狀態(tài)顯示單元(35)連接，計算機(31)通過RS-485串行通信接口與參數(shù)采集單元(2)中的串口通信單元(25)相連接。2.根據權利要求1所述的基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的參數(shù)測量單元(22)包括:發(fā)電機轉速測量單元(221)、整流電壓測量單元(222)、均流電流測量單元(223)和輸出電壓測量單元(224)，其中:發(fā)電機轉速測量單元(221)與泥漿發(fā)電機(11)的三相交流電能輸出端的某一相連接，發(fā)電機轉速測量單元對泥漿發(fā)電機(11)的相電壓進行半波整流后轉換成方波信號進行測量；整流電壓測量單元(222)的輸入端與整流濾波電路(12)的輸出端連接，用于采集整流濾波電路(12)的輸出電壓信號；均流電流測量單元(223)的多個輸入端分別與多個直流-直流變換電路(13)的輸出端連接，用于采集各直流-直流變換電路(13)的輸出電流信號；輸出電壓測量單元(224)的輸入端同時與各直流-直流變換電路(13)的輸出端連接，用于采集井下電源系統(tǒng)⑴的輸出電壓信息；發(fā)電機轉速測量單元(221)、整流電壓測量單元(222)、均流電流測量單元(223)和輸出電壓測量單元(224)的輸出端均與處理器(21)連接。3.根據權利要求1所述的基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理器(21)采用飛思卡爾公司的HC9S12系列單片機。4.一種如權利要求1所述的基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的井下電源參數(shù)采集單元(2)所采用的控制方法包括按順序進行的下列步驟:步驟S201、初始設置:測量前，對處理器(21)自身參數(shù)進行設置，包括I/O 口、定時器、中斷，并根據測量需求和參數(shù)存儲單元(24)中存儲芯片的大小設置參數(shù)采樣的時間間隔；步驟S202、讀取測量參數(shù):在規(guī)定的采樣時間到來時，處理器(21)通過參數(shù)測量單元(22)接收包括發(fā)電機轉速、整流電壓、輸出電壓、多路均流電流在內的測量參數(shù)信息； 步驟S203、測量參數(shù)轉換:發(fā)電機轉速參數(shù)為直流方波信號，處理器(21)設置為輸入/輸出端口下降沿計數(shù)，處理器(21)對上述直流方波信號進行濾波后統(tǒng)計采樣時間間隔內下降沿數(shù)目，由此計算出發(fā)電機轉速值，并對包括整流電壓、輸出電壓、多路均流電流在內的模擬參數(shù)進行A/D轉換； 步驟S204、誤差補償:在泥漿發(fā)電機(11)轉速范圍內計算參數(shù)測量值與真實值之間的誤差，并利用最小二乘法進行誤差補償； 步驟S205、保存測量參數(shù):處理器(21)讀取時鐘同步單元(26)的時間信息，將其作為存儲參數(shù)和處理器(21)處理后的測量參數(shù)一起保存至參數(shù)存儲單元(24)中。5.一種如權利要求1所述的基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的地面參數(shù)顯示單元(3)所采用的控制方法包括按順序進行的下列步驟: 步驟S301、串口參數(shù)設置:在地面參數(shù)顯示單元(3)中設置串口參數(shù)，并進行串口通?目; 步驟S302、讀取系統(tǒng)狀態(tài)信息:利用內存管理單元(34)讀取參數(shù)存儲單元(24)中包括版本、工具編號、文件保存日期、采樣時間間隔、數(shù)據幀數(shù)在內的狀態(tài)信息，顯示于狀態(tài)顯示單元(35)中； 步驟S303、系統(tǒng)工作狀態(tài)判斷:判斷系統(tǒng)是否處于地面測試階段，若處于地面測試狀態(tài)，轉步驟S304，否則，轉步驟S306 ； 步驟S304、井下參數(shù)采集單元初始化:對智能鉆井工具進行地面測試時，通過串口通信單元(25)實現(xiàn)井下參數(shù)采集單元(2)和地面參數(shù)顯示單元(3)的信息交互，測試前利用遠程控制單元(33)進行系統(tǒng)初始化和時鐘同步操作，擦除參數(shù)存儲單元(24)中存儲芯片內的原有數(shù)據，保持井下參數(shù)采集單元(2)的時鐘與計算機(31)的時鐘一致； 步驟S305、實時顯示測量參數(shù):對智能鉆井工具進行地面測試時，參數(shù)顯示單元(32)實時顯示井下參數(shù)采集單元(2)測量得到的參數(shù)值； 步驟S306、參數(shù)回放、存儲:利用內存管理單元(34)通過串口通信單元(25)獲得井下參數(shù)采集單元(2)中參數(shù)存儲單元(24)內的數(shù)據，并對數(shù)據進行回放，最后保存為EXCEL表格形式。
【專利摘要】一種基于單片機的井下電源參數(shù)采集系統(tǒng)及控制方法。系統(tǒng)包括井下參數(shù)采集單元和地面參數(shù)顯示單元，井下參數(shù)采集單元與井下電源系統(tǒng)相連接，包括處理器、參數(shù)測量單元、系統(tǒng)復位單元、參數(shù)存儲單元、串口通信單元和時鐘同步單元；地面參數(shù)顯示單元包括計算機、參數(shù)顯示單元、遠程控制單元、內存管理單元和狀態(tài)顯示單元。本發(fā)明效果：在智能鉆井工具的供電電源中，通過增設參數(shù)采集電路，可監(jiān)測、記錄井下電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時各環(huán)節(jié)的電壓、電流值變化情況，為智能鉆井工具電源系統(tǒng)的故障分析、維修保養(yǎng)提供了客觀、真實的測量數(shù)據，避免了僅依靠地面檢測造成的故障誤判、風險失察的隱患，縮短了智能鉆井工具的維修保養(yǎng)周期。
【IPC分類】G01D21/02, G01R31/40
【公開號】CN105301514
【申請?zhí)枴緾N201510524071
【發(fā)明人】李紹輝, 魏慶振, 魏春明, 韓曉文, 郭佳, 金平, 白大鵬, 張猛, 李志廣
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年8月24日