【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田智能控制领域，具体来说是一种面向智慧油田的基于国产化芯片的高可靠油井在线智能监控终端。
技术介绍
1、油田油井系统的连续、稳定和安全运行对于降低油田开采成本、提高抽油机效率和油井产量具有重要的意义。然而目前大部分油田分布于偏僻的边远地区，地域广阔且自然环境条件恶劣，导致油井工况的监测和控制成为制约推进智慧油田的难点。
2、近年来，物联网技术的飞速发展推动了石油行业的智能化，为上述问题的解决提供了技术支撑，目前业内石油公司普遍已将物联网技术应用于油田勘探开发的各个过程中以实现油井数据的高效采集、传输、处理、分析和汇总。
3、但目前油田的物联网系统大多还停留在油井数据采集和远程数据传输的阶段，在后续数据的综合分析和油井设备的调节控制上普遍还需依赖人工经验，这使得系统整体在实时性、精确度和人工成本上依然存在不足之处。因此，对于油井工况的监测与控制，亟需一种能集监测、诊断和控制于一体的物联网系统，在周期性采集油井工况数据的同时能够实时智能诊断油井的工作状态并根据诊断结果对抽油机设备进行针对性的智能控制，以提高油田生产效率，降低生产成本和提升油井产量。而随着当前全球供应链的不稳定，基于国产化的油井在线智能监控终端研制极有必要，而且当前无论基于进口芯片或国产化芯片的油井在线智能监控终端存在恶劣环境或长时间运行可靠性降低问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术公开一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端及其高可靠监控方法，在原国产化芯片的油井在
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术首先公开了一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端，包括主控模块、协处理器模块、电源模块、数据采集模块、运维模块、变频控制模块、网络通信模块、状态检测模块和数据存储模块，其中：
4、主控模块连接协处理模块、变频控制模块、数据存储模块、状态监测模块、数据采集模块、网络通信模块、运维模块和电源模块，所述主控模块用于油井工况数据的接收、处理分析、智能诊断、子模块使能和控制指令的下发；
5、所述协处理器模块通过uart接口与主控模块通信并执行重启使能动作，实现油井在线智能终端的高可靠性监控工作；
6、所述电源模块用于主控模块和各子模块的供电；
7、所述数据采集模块用于周期性接收传感器采集到的油井工况数据、变频器参数和示功仪数据；
8、所述运维模块用于主控模块的人工远程运维；
9、所述变频控制模块用于根据主控模块的控制指令调节现场的变频器设备；
10、所述网络通信模块用于实时将油井的各项传感器数据、变频器参数、示功仪数据和主控模块的工况诊断结果信息上传至云平台；
11、所述状态检测模块用于接入油井现场各传感器和变频器的工作状态；
12、所述数据存储模块用于实时存储油井的工况数据和时报警信息。
13、具体的，所述主控模块采用国产化临滴lcb3568嵌入式智能模组及部署在其上的深度学习算法实时诊断油井的工作状态；所述协处理器模块采用国产化采兆易创新32位通用处理器gd32e230f8p6tr用于提升系统可靠性。
14、具体的，所述电源模块包括：电源防护电路、3个直流变换器dc-dc1、dc-dc2及dc-dc3、电源管理电路、隔离电源电路和低压差线性稳压器ldo：
15、(1)通过电源防护电路防止电源反接，同时通过自恢复保险丝和压敏电阻进行过流、过压保护；
16、(2)通过基于中国台湾立锜科技的rt8279芯片的同步降压稳压器实现电压转换；
17、(3)通过电源管理电路实现主控模块对各子模块供电电路的使能；
18、(4)通过基于中国台湾立锜科技的rt9018a芯片的低压差线性稳压器ldo输出各子模块所需工作电源。
19、具体的，所述状态检测模块包括gpio扩展模块和开关量输入模块：
20、(1)状态检查模块的基于国产芯片纳芯微nsi8100n和荣欣π121m31芯片进行通道隔离；
21、(2)通过gpio扩展模块扩充主控模块的gpio口的数量；
22、(3)通过开关量输入模块采集油井现场传感器和变频器的工作状态。
23、具体的，所述数据采集模块采用物联网无线通信和串口通信对现场传感器、变频器和示功仪数据进行采集并采用异步收发接口uart将采集到的数据发送至主控模块。
24、具体的：
25、所述运维模块采用wifi/蓝牙与远程终端设备通信，并通过安全数字输入输出接口sdio/异步收发接口uart与主控模块通信，从而实现主控模块的远程运维；
26、所述变频控制模块通过基于国产化的金升阳公司的tda51s485芯片构造的rs485接口与变频器连接，并通过异步收发接口uart与主控模块连接，从而实现变频器的智能控制；
27、所述网络通信模块通过基于国产化化的移远4g模块进行通信将油井现场数据上传至云平台，其与主控模块通过usb2.0接口进行数据交互；
28、所述数据存储模块采用sata接口的固态硬盘。
29、本专利技术还公开了一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端的可靠监控方法，协处理器模块通过uart接口与主控模块通信并执行相关使能动作；其中主控模块流程步骤、协处理器流程步骤及执行重启使能步骤如下：
30、1)主控模块流程步骤为：
31、s1-1：以t为周期向变频器发送控制命令、读数据命令；
32、s1-2：向协处理器发送变频器状态和电机速度数据；
33、s1-3：向协处理器发送“正常”字，定义“a55ah”为“正常”字；
34、s1-4：接收协处理器命令并进行判断：若为“重启”命令，则转向下一步s1-5；若为“改周期”命令，则转向步骤s1-6；否则，直接结束；
35、s1-5：接收协处理器无扰切换数据，主要指系统异常前电机的速度数据，主控模块将无扰切换数据中的电机速度作为速度设定值，向变频器传送启动命令及速度设定值，然后转结束；
36、s1-6：修改变频器控制命令、读数据命令控制周期为原周期的一半，按新周期执行3分钟后，恢复原周期执行，然后转结束；
37、2)协处理器流程步骤为：
38、s2-1：初始化收到“正常”字次数i＝0；
39、s2-2：接收主控模块数据，若未收到“正常”字“a55ah”，则向重启电路执行重启使能动作，然后转下一步s2-3；
40、若收到“正常”字“a55ah”本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端，其特征在于包括主控模块、协处理器模块、电源模块、数据采集模块、运维模块、变频控制模块、网络通信模块、状态检测模块和数据存储模块，其中：
2.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述主控模块采用国产化临滴LCB3568嵌入式智能模组及部署在其上的深度学习算法实时诊断油井的工作状态；所述协处理器模块采用国产化采兆易创新32位通用处理器GD32E230F8P6TR用于提升系统可靠性。
3.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述电源模块包括：电源防护电路、3个直流变换器DC-DC1、DC-DC2及DC-DC3、电源管理电路、隔离电源电路和低压差线性稳压器LDO：
4.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述状态检测模块包括GPIO扩展模块和开关量输入模块：
5.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述数据采集模块采用物联网无线通信和串口通信对现场传感器、变频器和示功仪数据进行采集并采用异步收发接口UART将采集到的数据发送至主控模
6.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于：
7.一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端的可靠监控方法，其特征是协处理器模块通过UART接口与主控模块通信并执行相关使能动作；其中主控模块流程步骤、协处理器流程步骤及执行重启使能步骤如下：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S2-2中所述重启电路的具体步骤为：接收协处理器控制信号PWR5V_CTR的由低变高，MOS管Q33导通，主控模块U1的使能信号5VSYS_EN为低电平，关断主控模块5V供电；然后协处理器将控制信号PWR3V3_CTR由高变低，MOS管Q3，Q4关断，进而关断主控模块VCC3V3_SYS的3.3V供电；之后将PWR3V3_CTR和PWR5V_CTR信号翻转，完成主控模块的重启上电。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S2-3中所述变频控制包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，B中协处理器首先将无扰切换数据中的电机速度数据先换算为占空比x＝20+80*n/N，其中N为电机最高频率时运行速度，n为无扰切换数据中电机速度，然后将x作为设定占空比使得协处理器的引脚PWM输出周期为0.1秒的PWM波，通过占空比控制电流生成电路的输出信号线RTI_BP，输出4-20毫安电流对变频器实施速度调节。
...【技术特征摘要】
1.一种基于国产化芯片的油井在线智能监控终端，其特征在于包括主控模块、协处理器模块、电源模块、数据采集模块、运维模块、变频控制模块、网络通信模块、状态检测模块和数据存储模块，其中：
2.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述主控模块采用国产化临滴lcb3568嵌入式智能模组及部署在其上的深度学习算法实时诊断油井的工作状态；所述协处理器模块采用国产化采兆易创新32位通用处理器gd32e230f8p6tr用于提升系统可靠性。
3.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述电源模块包括：电源防护电路、3个直流变换器dc-dc1、dc-dc2及dc-dc3、电源管理电路、隔离电源电路和低压差线性稳压器ldo：
4.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述状态检测模块包括gpio扩展模块和开关量输入模块：
5.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于所述数据采集模块采用物联网无线通信和串口通信对现场传感器、变频器和示功仪数据进行采集并采用异步收发接口uart将采集到的数据发送至主控模块。
6.根据权利要求1所述的油井在线智能监控终端，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：叶彦斐，徐涛，胡龙癸，陈子鳌，陈乐，
申请(专利权)人：南京富岛油气智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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