本實用新型屬于數(shù)據(jù)自動采集以及控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天然氣是一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟實惠、安全可靠的優(yōu)質(zhì)能源，能夠帶給人類高品質(zhì)的生活。因此，天然氣在世界各國得到廣泛使用。在天然氣的生產(chǎn)過程中，需要及時準(zhǔn)確地了解天然氣井的生產(chǎn)變化情況，對生產(chǎn)變化情況進行統(tǒng)計和分析，從而合理地管控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程以及及時地調(diào)整各項生產(chǎn)開發(fā)指標(biāo)。天然氣井的氣壓、溫度和流量是天然氣生產(chǎn)變化情況的重要參數(shù)，對氣壓、溫度和流量的統(tǒng)計是每天每個工人必做的工作，在天然氣生產(chǎn)中占有特殊的地位。

天然氣井大多地處人跡罕至的荒漠野外，其氣壓、溫度和流量的采集一直是困擾天然氣安全生產(chǎn)的難題。以往這些數(shù)據(jù)的采集是以人工巡檢為主，這樣既耗費大量的人力、物力和時間，又存在安全隱患。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是嵌入式迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到氣井監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。嵌入式系統(tǒng)是以計算機應(yīng)用為核心，以計算機技術(shù)最為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，能夠滿足系統(tǒng)對成本、體積、功耗、可靠性、功能等方面需求的專業(yè)計算系統(tǒng)。

天然氣井大多地處人跡罕至的荒漠野外，其氣壓、溫度和流量的采集一直是困擾天然氣安全生產(chǎn)的難題。以往這些數(shù)據(jù)的采集是以人工巡檢為主，這樣既耗費大量的人力、物力和時間，又存在安全隱患。本套系統(tǒng)可以自動采集實施生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并且通過3G方式上傳。這樣就不需要人工巡檢了，只需在上位機平臺上就可以看到天然氣井的各種參數(shù)，從而大大減少了人力、物力和時間的消耗。此外，本系統(tǒng)還具有誤闖報警功能，對誤闖氣井區(qū)域的人員經(jīng)行語音報警，并拍攝照片上傳到上位機平臺，然后及時做出應(yīng)對措施，大大提高了氣井的安全性，避免了不必要的損失。同時，現(xiàn)有技術(shù)中監(jiān)控系統(tǒng)不好直接安放于井內(nèi)或者箱體里，使用不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能及時監(jiān)測天然氣井內(nèi)情況、同時節(jié)省人力、物力的天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)；同時，安裝拆卸方便，使用性能比較穩(wěn)定。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)，包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有電路板，所述電路板上設(shè)有處理器，所述處理器的輸入端和輸出端分別連接有電源模塊和語音播報模塊；

所述處理器為工業(yè)級芯片；

還包括一數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述處理器的輸入端連接；

所述殼體包括上殼和底板，所述電路板設(shè)置于所述上殼與底板構(gòu)成的殼體內(nèi)，且所述電路板與上殼和底板的連接處均設(shè)有橡膠墊；

所述底板遠離上殼的一面設(shè)有卡槽，所述卡槽端部設(shè)有擋板，所述卡槽遠離擋板的一端設(shè)有卡扣；所述卡扣用于調(diào)節(jié)所述卡槽遠離擋板端的寬度。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述卡扣包括彈片和設(shè)置于彈片上的彈簧，所述彈簧一端安裝于所述卡槽的側(cè)壁，另一端與所述彈片連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器以及攝像頭，所述壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器分別設(shè)于天然氣井內(nèi)的管道上，所述攝像頭設(shè)置于所述天然氣井內(nèi)以及天然氣井口出；所述壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器以及攝像頭均與所述處理器的輸入端連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，還包括一遲滯比較器，所述遲滯比較器通過電源模塊與所述處理器連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述語音播報系統(tǒng)包括本地音頻模塊和遠程音頻模塊，所述本地音頻模塊和遠程音頻模塊均與一音頻疊加模塊的輸入端連接，所述音頻疊加模塊的輸出端與所述處理器連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述音頻疊加模塊采用MAX606進口芯片構(gòu)成。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，還包括一用于開啟和斷開所述天然氣井內(nèi)管道的截止閥，所述截止閥通過驅(qū)動模塊與所述處理器的輸出端連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述電路板上還設(shè)有網(wǎng)口模塊、USB 模塊、JTAG模塊和3G/4G模塊，所述網(wǎng)口模塊、USB模塊、JTAG模塊和3G/4G 模塊均與所述處理器連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述天然氣井口處還設(shè)有紅外感應(yīng)器，所述電路板上設(shè)有與所述紅外感應(yīng)器配合使用的紅外線接收模塊，所述紅外線接收模塊還與所述處理器連接。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述天然氣井口處還設(shè)有報警模塊，所述報警模塊與所述處理器連接。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是：

本實用新型通過采用壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器以及攝像頭等數(shù)據(jù)采集裝置，并將其發(fā)送給處理器，使得系統(tǒng)能夠及時、快速、準(zhǔn)確得到天然氣井內(nèi)的情況，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷井內(nèi)以及井區(qū)是否有異常，提高安全性能。

本實用新型具有節(jié)省人力、物力和財力的特點，且本實用新型使用方便、安全。

本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)，通過橡膠墊，有效保護了殼體內(nèi)的電路板，即在大風(fēng)環(huán)境或者野外的惡劣環(huán)境下，內(nèi)部電路板仍然可以穩(wěn)定工作，不會因為震動太大而損壞元器件。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的一種天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型提供的一種天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)的電路原理圖；

圖3為本實用新型提供的底板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型提供的圖3中A的局部放大圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱：

1、殼體；101、上殼；102、底板；2、電路板；3、處理器；4、電源模塊；5、語音播報系統(tǒng)；501、本地音頻模塊；502、遠程音頻模塊；6、數(shù)據(jù)采集模塊；601、壓力傳感器；602、溫度傳感器；603、流量傳感器；604、攝像頭；7、橡膠墊；8、音頻疊加模塊；9、截止閥；10、驅(qū)動模塊；11、紅外線接收模塊；12、網(wǎng)口模塊；13、USB模塊；14、JTAG模塊；15、3G/4G 模塊；16、報警模塊；17、第一隔離器；18、第二隔離器；19、第三隔離器； 20、第四隔離器；21、遲滯比較器；22、卡槽；23、擋板；24、卡扣；25、彈片；26、彈簧；27、通風(fēng)口。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。

參照附圖1-4所示，本實用新型提供的一種天然氣井監(jiān)控系統(tǒng)，包括殼體1，所述殼體1內(nèi)設(shè)有電路板2，所述電路板2上設(shè)有處理器3，所述處理器3的輸入端和輸出端分別連接有電源模塊4和語音播報模塊5；

其中，處理器3采用工業(yè)級芯片，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，更適合于野外的惡劣環(huán)境。

還包括一數(shù)據(jù)采集模塊6，所述數(shù)據(jù)采集模塊6與所述處理器3的輸入端連接；

具體地，所述殼體1包括上殼101和底板102，所述電路板2設(shè)置于所述上殼101與底板102構(gòu)成的殼體1內(nèi)，且所述電路板2與上殼101和底板 102的連接處均設(shè)有橡膠墊7；橡膠墊7的作用是防震動，在電路板2與殼體1底部之間，加了一層橡膠墊7，使殼體1劇烈晃動時，電路板2能夠在橡膠墊7上緩沖，從而防震。

所述底板102遠離上殼101的一面設(shè)有卡槽22，所述卡槽22端部設(shè)有擋板23，所述卡槽22遠離擋板23的一端設(shè)有卡扣24；所述卡扣24用于調(diào)節(jié)所述卡槽22內(nèi)的寬度。一般使用中，會將殼體1卡于某一電線桿或者管道等結(jié)構(gòu)上，此時，可以在電線桿或者箱體上配設(shè)導(dǎo)軌，當(dāng)導(dǎo)軌安裝到卡槽 22里時，擋板23回落，將導(dǎo)軌固定于卡槽內(nèi)，避免其掉落，同時也使得殼體1固定在導(dǎo)軌上。

具體地，使用時，所述卡扣24包括彈片25和設(shè)置于彈片25上的彈簧 26，所述彈簧26一端安裝于所述卡槽22的側(cè)壁，另一端與所述彈片25連接。使用時，通過扳動彈片25，改變彈簧26的長度，即可調(diào)節(jié)卡槽22遠離擋板23端的寬度，方便使用不同寬度的導(dǎo)軌，進而節(jié)約資源，擴大了適用范圍。

進一步地，所述殼體1上還可以開始對流的通風(fēng)口27，通過設(shè)置通風(fēng)口27，可以對電路板2進行散熱，保護電路板2，避免長久使用對電路板2 的損傷。

進一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊6包括壓力傳感器601、溫度傳感器602、流量傳感器603以及攝像頭604，所述壓力傳感器601、溫度傳感器602、流量傳感器603分別設(shè)于天然氣井內(nèi)的管道上，所述攝像頭604設(shè)置于所述天然氣井內(nèi)以及天然氣井口出；所述壓力傳感器601、溫度傳感器602、流量傳感器603以及攝像頭604均與所述處理器3的輸入端連接；

使用中，上殼101和底板102可以通過螺栓、卡接等連接方式。

處理器3采用工業(yè)級芯片，其具有強大的功能，可以實現(xiàn)對油氣井生產(chǎn)過程的管理所有功能。一般為了配合油田在惡劣環(huán)境下的正常工作，該芯片是工業(yè)級芯片，即正常運行參數(shù)符合工業(yè)級參數(shù)，比如工作環(huán)境溫度在-70°到50°之間等。可以在惡劣的氣候條件下正常運行。普通芯片不能夠滿足要求。工業(yè)級芯片和普通芯片的主要區(qū)別在于，工業(yè)級芯片無論是在儲存參數(shù)還是工作參數(shù)范圍均比普通芯片大。例如普通芯片工作溫度一般在0°— 40°，但是工業(yè)級芯片一般在-50°到120°之間。例如申請中后面使用的 MAX660工作溫度在-40到85°。

本申請中，所述電源模塊4內(nèi)設(shè)有遲滯比較器(21)。實際工作中，太陽能供電的電壓并不穩(wěn)定，電路板2在電壓不穩(wěn)定的情況下，容易造成整個系統(tǒng)不能正常工作，甚至毀壞電路板2。為了能保證電路板2的穩(wěn)定工作，加入遲滯比較器21的電源設(shè)計方案，保證電路板2工作在穩(wěn)定的電壓范圍。遲滯比較器21直接接電源模塊4輸入，當(dāng)電壓高于某一值時，改遲滯比較器21先給電路板2斷電，電壓持續(xù)增高，整個電路板2將斷電。同理在電壓低于某一值時，電路板2先斷電，電壓持續(xù)降低，整個電路板2將整體斷電。

具體地，所述語音播報系統(tǒng)5包括本地音頻模塊501和遠程音頻模塊502，所述本地音頻模塊501和遠程音頻模塊502均與一音頻疊加模塊8的輸入端連接，所述音頻疊加模塊8的輸出端與所述處理器3連接。

其中，頻疊加模塊8采用MAX606進口芯片，可以進行雙路無干擾音頻輸出。語音播報系統(tǒng)5包含兩路音頻信號，這兩路信號包括本地音頻501 和遠程音頻502，兩路音頻如果采用兩個運放播放，會產(chǎn)生比較大的干擾，本實用新型增加了音頻疊加模塊8，通過max660，將兩路音頻合為一路，這樣用一路運放，能穩(wěn)定的輸出音頻信號，并節(jié)約很大的成本。

進一步地，為了方便控制管路，還包括一用于開啟和斷開所述天然氣井內(nèi)管道的截止閥9，所述截止閥9通過驅(qū)動模塊10與所述處理器3的輸出端連接。通過上述的設(shè)計，使得處理器3通過得知流量的情況下，可以調(diào)整是否需要管道內(nèi)的天然氣繼續(xù)流動。

進一步地，所述電路板2上還設(shè)有紅外線接收模塊11、網(wǎng)口模塊12、 USB模塊13、JTAG模塊14和3G/4G模塊15，所述紅外線接收模塊11、網(wǎng)口模塊12、USB模塊13、JTAG模塊14和3G/4G模塊15均與所述處理器3 連接。

為了及時監(jiān)控安全，所述天然氣井口處還設(shè)有報警模塊16，所述報警模塊16與所述處理器3連接。處理器3可以根據(jù)采集的視頻、流量、溫度等等進行多方面的監(jiān)控。

具體使用者中，所述殼體1上設(shè)有四個RS-232/RS-485串口，所述壓力傳感器601、溫度傳感器602、流量傳感器603以及攝像頭604分別通過四個所述RS-232/RS-485串口與所述處理器3連接。

為了保護數(shù)據(jù)采集模塊6，還包括第一隔離器17、第二隔離器18、第三隔離器19和第四隔離器20，所述壓力傳感器601、溫度傳感器602、流量傳感器603以及攝像頭604分別通過第一隔離器17、第二隔離器18、第三隔離器19和第四隔離器20與四個所述RS-232/RS-485串口分別連接。上述的隔離器是一種采用線性光耦隔離原理，將輸入信號進行轉(zhuǎn)換輸出。輸入，輸出和工作電源三者相互隔離，特別適合與需要電隔離的設(shè)備儀表配用。隔離器又名信號隔離器，是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分。隔離器新國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂由重慶宇通儀表主持起草。由于數(shù)據(jù)采集模塊使用中，多個傳感器等它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成"接地環(huán)路"造成信號傳輸過程中失真。通過隔離器，保證使用安全。

進一步地，可以連接上位機，然后處理器與上位機之間通訊連接，工作人員可以通過上位機對天然氣井中的一些操作進行設(shè)置和控制，與上位機的通訊方面，數(shù)據(jù)通過MD5加密算法加密，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。其中，MD5 加密算法，是對每一個井口節(jié)點ID的加密，防盜加密，防止ID被篡改，以保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性。該算法直接在程序中運行。其中，MD5加密算法瀏覽器中直接轉(zhuǎn)換的。具體是程序中使用轉(zhuǎn)換后的ID對每一個井口節(jié)點命名。

使用本實用新型時，通過直接開啟處理器，然后各模塊以及傳感器等開始工作，并將檢測的數(shù)據(jù)等發(fā)送給處理器，通過處理器進行數(shù)據(jù)處理和分析，進而達到監(jiān)控的目的。同時，在井口處設(shè)有紅外感應(yīng)器，當(dāng)有人闖入時，經(jīng)過紅外探射感應(yīng)，啟動攝像頭開始現(xiàn)場拍照。

本實用新型只需在上位機平臺上就可以看到天然氣井的各種參數(shù)，從而大大減少了之前人力去每個井口讀取數(shù)據(jù)的人力、物力和時間的消耗。此外，本系統(tǒng)還具有誤闖報警功能，通過攝像頭以及語音播報模塊，可以對誤闖氣井區(qū)域的人員經(jīng)行語音報警，并拍攝照片上傳到上位機平臺，然后及時做出應(yīng)對措施，大大提高了氣井的安全性，避免了不必要的損失。

本實用新型的殼體1，不僅能夠滿足大風(fēng)等劇烈活動時的應(yīng)用，能夠始終保證電路板2的穩(wěn)定性；在降溫方面，其通風(fēng)口27可以有效降溫；在與其它東西固定方面，通過卡槽22以及卡扣24，既能保證導(dǎo)軌或者電線桿等進入卡槽，還能通過卡扣24調(diào)節(jié)卡槽寬度。當(dāng)適用于電線桿等桿體時，可以不用擋板23擋住；而當(dāng)使用于箱體內(nèi)時，可以通過在箱體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)軌，導(dǎo)軌滑入卡槽22，然后擋板23擋住，彈片25以及彈簧26調(diào)節(jié)卡槽22寬度的功能。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。