一种分布式数据采集的钻机参数监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式数据采集的钻机参数监测系统，包括数据集中处理单元、司钻台操作单元、OPC服务器和数据采集模块，所述数据集中处理单元包括数据处理核、数据存储单元、现场总线接口1～3、通信接口4，通过现场总线接口2和3与多个数据采集模块连接，获取每个数据采集模块的测量数据，数据处理核对数据进行处理存储后，通过现场总线接口1与司钻台操作单元交互，通过通信接口4与OPC服务器交互；所述数据采集单元包括数据处理核、CAN通信接口和RS-485通信接口、模拟信号整型电路、电信号测量单元和数据存储单元，应用多种现场总线技术，具有良好的开放性和高度的分散性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻机运行参数采集与处理
，尤其涉及一种在钻井生产过程中对钻机运行参数进行分布式数据采集，并对钻机工作过程进行控制的钻井参数监测系统。
技术介绍
钻井是石油勘探开采过程中的主要手段，钻井参数仪表是钻井工程的眼睛，目前广泛应用于钻井生产过程中的实时监测钻井参数的系统，一般由多个传感器、集中数据采集单元和现场处理计算机等组成。多个传感器连接在钻机的不同部件上，将钻机的转盘转速、转盘扭矩、立管压力和大钩负荷等多个状态转换成数字量、模拟电压或4?20mA电流等信号，所有传感器的输出信号全部连接到集中数据采集单元，经集中数据采集单元的计算机进行A/D采集和数据标度转换后，再将数据传送给现场处理计算机，如司控计算机等(如专利技术专利CN203547704 U，一种通用钻机钻井参数仪)。这种钻机参数监测系统存在着明显的缺点:采用集中式的数据采集和处理模式，集中数据采集单元担负着计算、存储和通信处理功能，负荷非常大、功能过于集中，一旦集中数据采集单元出现的问题，整个系统将瘫痪；采用集中式的钻井参数仪，现场布线复杂，拆装维修困难。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种分布式数据采集的钻机参数监测系统，以实现对石油钻机运行参数的采集、存储和司钻控制等，克服现有技术中钻井参数监测不全面、系统功能难于扩展、现场布线困难及系统功能易瘫痪等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种分布式数据采集的钻机参数监测系统，包括数据处理单元、司钻台操作单元、数据采集模块和0PC(0LE for ProcessControl)服务器。所述数据采集模块连接于安装在钻机上的传感器，实时测量传感器输出信号，经计算后得到被测参数的工程值，通过现场总线连接于数据处理单元，将工程值传送给数据处理单元；所述数据处理单元通过现场总线2?3连接于多个数据采集模块，获取钻机运行实时参数，处理和运算后经现场总线接口 1将数据推送给司钻台控制单元；所述司钻台操作单元连接于数据处理单元，将钻机运行参数以图表、文本和曲线形式显示，也提供司钻操作按钮；所述0PC服务器连接于数据处理单元，将数据处理单元的实时数据存入数据库，通过0PC接口向钻机电气控制系统提供钻机运行参数。优选地，所述数据处理单元的现场总线接口 1和2为CAN(控制局域网络)通信接口，现场总线接口 3为RS-485通信接口，通信接口 4为以太网接口。优选地，所述数据采集模块，包括微处理核、现场总线接口 1和现场总线接口 2、模拟信号整型电路和电信号测量单元，其功能是将钻机运行的物理量，经传感器转换成电压、电流、脉冲或频率信号，经电信号测量单元转换成数字量，并按照对象的数学模型转换成对应实际物理量的工程值，然后通过现场总线主动推送给数据处理单元，或数据处理单元定时查询获取测量数据。优选地，所述0PC服务器，在获取数据处理单元的钻机运行参数后存储在0PC服务器中，并提供一套标准的0PC接口及其服务程序，钻机电气控制系统同时具备0PC接口，两个接口互连以实现钻机参数监测系统与钻机电气控制系统之间的数据交互。如所述技术方案，本专利技术具有以下效果: 所述钻井参数监测装置突破集中式采集参数的传统结构，采用分布式数据采集方式，应用多种现场总线技术，将钻机运行参数的采样和计算分布到各个参数采集模块，使系统具有良好的开放性和高度的分散性，参数测量精度高、测量参数广泛、显示操控方便，现场安装便捷，从设计、安装、调试和运行维护等多方面满足了石油钻机参数监测的要求。【附图说明】图1显示为本专利技术在实施例一的整体结构示意图 图2显示为本专利技术在实施例一的数据处理单元的具体结构示意图； 图3显示为本专利技术在实施例一的数据采集模块的具体结构示意图； 图4显示为本专利技术在实施例二的结构示意图； 图5显示为本专利技术在实施例三的结构示意图。【具体实施方式】以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所提示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左” “右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。实施例一: 本专利技术提供的一种分布式数据采集的钻机参数监测系统，包括数据处理单元100、司钻台操作单元200、0PC服务器300和数据采集模块400。请参阅图1?3，其中图1示出了钻机参数监测装置实施例一的结构示意图，图2示出了实施例一中数据处理单元100的具体结构示意图，图3示出了实施一中数据采集模块400的具体结构示意图。所述数据处理单元100包括数据处理核110、数据存储单元120、现场总线接口1?3(130、140和150)、通信接口 4(160);所述数据处理单元100通过总线接口 1(130)与司钻台操作单元200连接；通过现场总线接口 2 (140)与多个数据采集模块400连接，获取每个数据采集模块400的测量参数；也可通过现场总线接口 3(150)与多个数据采集模块410连接，获取其输出参数；通过通信接口 4(160)与0PC服务器(300)连接。所述司钻台操作单元200与数据处理单元100的现场总线接口 1 (130)连接。数据采集模块400包括数据存储单元401、微处理核402、CAN通信接口 405或RS-485通信接口 406、模拟信号整型电路404和电信号测量单元403，安装在钻机上的传感器500连接于模拟信号整型电路404，通过CAN通信接口 405或RS-485通信接口 406连接到数据处理单元100。OPC服务器300包括工业服务器310、通信接口 5(320)和通信接口 6(310)，通过通信接口 5(320)连接于数据处理单元100，通过通信接口 6(310)连接于钻机电气控制系统600。所述数据处理单元100，主要功能在于通过现场总线接口 140(或150)获取多个数据采集模块400 (或410)的实时采集参数，在处理和存储后，再通过现场总线接口 1(130)发送给司钻台操作单元200进行实时数据显示和钻进过程的操作控制，同时通过通信接口4(160)将钻机运行实时参数发送给0PC服务器300，经0PC服务器30当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式数据采集的钻机参数监测系统，其特征在于，包括：数据处理单元，包括数据处理核、数据存储单元、现场总线接口1～3、通信接口4，数据集中处理单元通过现场总线接口1连接于司钻台操作单元，通过现场总线接口2和3与多个数据采集模块连接，获取数据采集模块的输出数据，通过通信接口4与OPC(OLE for Process Control)服务器连接；司钻台操作单元，连接于数据集中处理单元的现场总线接口1，显示数据集中处理单元的测控数据，并对钻机工作过程进行操作控制；数据采集模块，包括数据处理核、CAN(控制局域网络)通信接口和RS‑485通信接口、模拟信号整型电路、电信号测量单元和数据存储单元，钻机上的传感器连接于模拟信号整型电路，通过CAN通信接口或RS‑485通信接口分别连接到数据处理单元的现场总线接口2或3；OPC服务器，包括工业服务器、通信接口5和通信接口6，通过通信接口5连接于数据处理单元的通信接口4，并通过通信接口6与钻机电气控制系统连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建勇，张曦，曹龙汉，杨波，李锐，刘扬，何俊强，
申请(专利权)人：中国人民解放军重庆通信学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85