国产无线随钻测量系统技术获突破

基于单片机的无线温度采集系统的设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文) 基于单片机的无线温度采集系统的设计DESIGN OF THE WIRELESS TEMPERATURE COLLECTION SYSTEM BASED ON MCU 学生姓名班级学号学院名称专业名称指导教师 2009年5月8日

徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日

摘要随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、地震数据采集领域已经得到应用。本课题提出一种基于单片机的无线温度采集系统方案，该方案是利用单片机控制DS18B20温度传感器采集温度、控制LED数码管实时显示温度值、控制NFR240L1进行数据的无线传输，并由单片机去把温度数据传至计算机进行存储。本系统中所用到的器件是STC 公司的STC89C52 单片机、数字温度传感器DS18B20和无线芯片NFR24L01，测量结果用七段段LED数码管显示采集的数字信息，并利用单片机串行口，通过RS-232 总线及通信协议将采集的数据传送到PC 机，进行进一步的存档、处理，并对测量结果进行显示和存储。关键词单片机；温度采集；NFR24L01；数据传输；串口通信；

MWD无线随钻测斜仪

MWD无线随钻测斜仪一、作用及功能美国SPERRY-SUN公司生产的定向MWD随钻测量仪器(简称“DWD”),DWD无线随钻测斜仪就是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据的传输方式不同,普遍用于高难度定向井的井眼轨迹测量施工,特别适用于大斜度井与水平井中,配合导向动力钻具组成导向钻井系统,以及海洋石油钻井,目前使用的MWD无线随钻测斜仪主要有三种传输方法: １、连续波方法: 连续发生器的的转子在泥浆的作用下产生正弦或余弦压力波,由井下探管编码的测量数据通过调制器系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移,在地面连续地检测这些相位移的变化,并通过译码转换成不同的测量数据。２、正脉冲方法: 泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流道在此的截面积,从而引起钻柱内部的泥浆压力的升高,针阀的运动就是由探管编码的测量数据通过调制器控制电路来实现。在地面通过连续地检测立管压力的变化,并通过译码转换成不同的测量数据。３、负脉冲方法: 泥浆负脉冲发生器需要组装在专用的无磁钻铤中使用,开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀,可使钻柱内的泥浆经泄流阀与无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空,从而引起钻柱内部的泥浆压力降低,泄流阀的

动作就是由探管编码的测量数据通过调制器控制电路来实现。在地面通过连续地检测立管压力的变化,并通过译码转换成不同的测量数据。二、主要组成部分及功能 DWD 无线随钻测量仪器就是由地面部分(MPSR 计算机、TI?终端、波形记录仪、防爆箱、DDU 司钻阅读器、泥浆压力传感器、泵冲传感器)、井下部分(MEP 探管、下井外筒总成、脉冲发生器与涡轮发电机总成、无磁短节)及辅助工具、设备组成。 (1)MPSR计算机与磁卡软件包 MPSR 计算机就是 DWD 随钻测量仪器的地面数据处理设备,它接受来自泥浆压力传感器的测量信息,进行数据的处理、储存、显示、输出。 (2) DDU 司钻阅读器:为司钻提供工具面、井斜角、井斜方位角等信息的直观显示。 (3) TI 终端:MPSR 计算机的控制键盘与数据终端之功能。 (4) 波形记录仪:简称SRC,就是 WESTERN GRA-PHTEC 2 道图形记录仪,它主要用来记录来自井下仪器的泥浆脉冲与来自泥浆泵的杂波,利用记录的泥浆脉冲图形,人工译码也可以得到一系列井下传输来的数据,也可计算井下仪器的数据传输速度。 (5) 防爆箱:就是DWD系统的保护装置,限制与它连接的其它设备的电压与电流,防止出现电火花,保证计算机、仪器设备的安全。

随钻测量

第七章随钻测量随钻测量（Measurement While Drilling）简称MWD，是定向钻进中一种先进的技术手段，可以不间断定向钻进而测量近钻头孔底某些信息，并将信息即刻传送到地表的过程。随着技术的进步，现代随钻测量已发展为随钻测井（Logging While Drilling），简称LWD，不仅可以监控定向钻进，还可以进行综合测井，获取信息的种类有：（1）定向数据(井斜角，方位角，工具面角)；（2）地层特性(伽马射线，电阻率测井记录)；（3）钻井参数(井底钻压，扭矩，每分钟转数)。传感器是装在作为下部钻具组合整体的一部分的特殊井下仪器中。井下仪器中还有一个发射器，通过某种遥测信道将信号发送到地面。目前使用的最普通的遥测信道是钻柱内的钻井液柱。信号在地面上被检测到后，经过译码和处理，就按方便和可用的方式提供所需的信息。图7-1示出了MWD系统的主要部分。MWD的最大优点是它使司钻和地质工作者实时地“看”到井下正在发生的情况，从井底测量参数到地面接收到数据只延误几分钟，所以可以改善决策过程。图7-1 MWD系统概况尽管MWD的概念不是新的，但只是在近几年钻井技术的进步才使之成为现实。30年代出现的电测技术对鉴别和评价地层起了很大作用。但是，它的主要缺点是必须在起出钻柱后才能使用电缆下井。等到实际测井时，由于钻井液浸入的影响，妨碍了地层真实特性的测量。当钻头钻穿不同地层时，由于没有确定的方法辨别出岩性的变化，—些重要的层位可能没有检测到。有时，后来的电测显示出错过了油层段顶部的取心点，或是钻头钻得过深钻到了产油层下部的水层中。钻井液测井和监测钻速虽可指供一些井底情况，但由于要等到岩屑循环到地面的时间延误使这一过程效率太低。所以，需要一种能够在钻井时瞬时而连续地监测地层的系统。对这一系统有如下要求： (1)坚固可靠的传感器，可在钻进动态条件下在钻头处或钻头附近测量需要的数据； (2)将资料传送到地面的方法简单有效； (3)可以方便地在任何钻机上安装并操作的系统，对正常钻进作业影响不大；

单片机和蓝牙模块无线传输的数据采集系统

1．引言蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块，与传统的电线或红外方式传输测控数据相比，在测控领域应用篮牙技术的优点主要有[1][2][3]： 1.采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰，而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术，故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力。 2.无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。 3.可以从各个角度进行测控数据的传输，可以实现多个测控仪器设备间的连网，便于进行集中监测与控制。 2．系统结构原理本课题以单片机和蓝牙模块ROK 101 008为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成（如PC机）。前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放大电路、A/D转换器、单片机、存储器、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。整个系统结构框架图如图1所示。 AT89C51单片机作为下位机主机，传感器获得的信号经过放大后送入12位A/D转换器AD574A进行A/D 转换，然后将转换后的数据存储到RAM芯片6264中。下位机可以主动地或者在接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后，将6264中存储的数据按照HCI-RS232传输协议进行数据定义，通过MAX3232进行电平转换后送至蓝牙模块，由篮牙模块将数据传送到空间，同时上位机的蓝牙模块对此数据进行接收,再通过MAX3232电平转换后传送至PC 机，从而完成蓝牙无线数据的交换。

随钻测量系统设计

１３４收稿日期:2010-11-04 作者简介:詹世玉(1981-),硕士研究生,主要研究方向为瓦斯抽采与利用、测控技术。 *基金项目:煤炭科学研究总院重庆研究院自立项目(CQ 1103) 随钻测量系统设计* 詹世玉（煤炭科学研究总院重庆研究院重庆，400037）摘　要：针对随钻测量设备需求日益增大，本文在分析随钻测量系统工作原理的基础上，设计一套由三轴加速度计、三轴磁阻传感器与三轴陀螺仪组成的随钻测量系统。以ＤＳＰ为控制核心，采用先进的ＭＥＭＳ芯片，同时采取相应的抗干扰、误差修正、温度补偿等改善性能措施。结果表明，系统具有测量精度高、稳定性好、适应能力强等优点。关键词：随钻测量；姿态参数；ＭＥＭＳ；改善性能 Abstract: According to MWD equipment needs growing, based on analyzing MWD system works,the paper designed a MWD system ,which consists of three-axis accelerometer,three-axis and three-axis gyroscope.On the control core of DSP, a advanced MENS chip and some anti-jamming , error correction and temperature compensation measures of improve performance are adopted for design.The results show that the system has high accuracy, good stability, strong ability to adapt. Key words: Measurement--while--drilling ; Posture parameters ; MEMS; Improve performance 中图分类号：ＴＨ７６３．５文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－９２２７（２０１１）０２－０１３４－０３０引　言所谓随钻测量技术，就是在钻进过程中，利用钻井液或电磁波作传输媒介，连续传输测量信号的测量技术［１］。其主要获取方位角、倾斜角、工具面角、深度等参数，为安全、高效钻进提供可靠的策略依据。近年来随着非开挖技术发展，地下钻进技术得到越来越广泛的应用。为了实现水平定向钻进中的轨迹监控和精确导向，必须实时获取地下钻头的姿态参数和钻头的空间位置，因而随钻测量和定位技术作为关键测量问题正受到广泛关注和大力研究［２］。１随钻测量系统随钻测量系统主要包括两大部分，近钻头测量装置和监视器，核心为近钻头测量装置。如图１所示，近钻头监测装置一般安装在无磁性的测量探管进行近钻头监测，获取的信息再通过无线传送给监视器。其中近钻头测量装置中的三轴加速度计、三轴磁阻传感器、三轴陀螺仪等传感器组成的探测单元将检测到空间姿态角等信息传给信号处理单元进行滤波、累积等处理后，将数据传给数据发送单元调制在一定的载波上进行无线发射，由监视器上的数据接收模块进行接收解调，送给数据处理中心处理后将相应的信息显示给司钻人员，进而调整施工策略。２随钻测量系统的基本原理 2.1 基于三轴加速度计和三轴磁阻传感器的随钻测量系统根据导航学旋转变换中的欧拉定理，载体在空间中的姿态可用相对于地理坐标系有限次的转动来表示，每次转动的角度即为航向角、俯仰角和横滚角［３］，即是钻进工程的方位角、倾角和工具面角，如图２所示。图１　随钻监测系统图２　姿态角度在地理坐标系中的定义具体数学关系如下：　（１）（２）随钻测量系统设计詹世玉

一种新型的MWD无线随钻测量系统

?仪器设备? 一种新型的MWD 无线随钻测量系统李　军　马　哲　杨锦舟　韩建来 (胜利油田钻井工艺研究院　山东东营) 摘要:文章介绍了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统)的结构组成与工作原理,阐述了该系统中旋转阀脉冲发生器的功能特点,分析了该系统在现场应用中出现的问题,提出阀系结构的技术改进及软件升级的具体方法,通过现场实践,该系统能够满足应用需求,具有广泛的应用前景。关键词:MWD ;工作原理;旋转阀脉冲发生器;控制模块中图法分类号:TE271,TP393 文献标识码:B 文章编号:100429134(2006)022******* 0　引　言随着国内钻井技术的不断发展,随钻测量 (MWD ———Measurement While Drilling )仪器的需求也不断增加。目前,国内无线随钻测量仪器的种类多种多样,市场竞争对无线随钻测量仪器的要求也越来越高。我们针对MWD 仪器现场使用中出现的各种问题,提出了一种新的设计思路,通过引进美国APS 公司的旋转阀式脉冲发生器,与我们自行研制出来的电子测量短节配套,由锂电池组供电,组成了一种新型的MWD 无线随钻测量系统(APS 旋转阀定向测量系统),通过现场应用,取得了一定的应用经验。针对现场出现的问题,对该系统进行了技术改进,并在现场应用中取得了较好的效果。 1　结构组成及工作原理新型MWD 无线随钻测量系统由井下测量系统和地面处理系统两部分组成,系统框图如图1所示。图1　系统框图该系统通过无磁钻铤中井下仪器测量短节的传感器感受定向数据,包括井斜角、方位角、工具面等井下信息,由测量短节计算储存并传输至APS 旋转阀脉冲发生器电路控制模块,这些井下信息转化成泥浆脉冲信号,以编码的形式传输到地面接收系统。地面系统中的压力传感器将泥浆脉冲信号转换成4mA ～20mA 的电信号,通过电缆传输到地面接口系统,信号处理电路接收到此信号后,自动地进行数模转换,降躁,滤波等处理。然后,将信号传输给图形记录仪,可以图形方式记录下来;同时,将信号传输给上位机译码系统,译码系统根据译码规则将信号转换成井斜、方位、工具面等数据,并在上位机及钻台司钻阅读器上显示出来,给定向井工程师提供实时可靠的井下情况。1.1　井下测量系统井下测量系统由旋转阀脉冲发生器、供电系统、电子测量短节三部分组成。 (1)旋转阀脉冲发生器[1] 旋转阀脉冲发生器是目前钻井行业中唯一的一种电子式脉冲发生器,通过电子软件控制,具有多种输出方式,其工作原理为:阀系中的转子在受控驱动下产生与定子的相对运动,实现对通道内流体的阻流作用而产生正压力脉冲。该脉冲发生器组成框图如图2所示。图2　旋转阀脉冲发生器系统组成框图该脉冲发生器采用自适应反馈控制系统,当外界原因使被控量偏离期望值而出现偏差时,会产生一个　第一作者简介:李　军,男,1968生,工程师,1996年毕业于石油大学计算机应用技术专业,现在胜利油田钻井工艺研究院自动化所工作,主要从事 MWD ΠLWD 随钻测量仪器的研究开发和现场应用工作。邮编:257017 ? 03? 石　油　仪　器 PETROLEUM INSTRUMENTS 2006年04月

基于ZigBee的多点温度采集系统设计与实现

摘要:针对广阔空间环境温度采集系统对功耗及成本的要求,设计了基于无线传感网络技术的多点温度采集系统．以CC2430 为主控芯片,选用DS18B20 作为温度采集节点的传感器,基于ZigBee 协议栈构建无线网络实现主从节点之间数据的采集与传输,利用串口通信技术与PC 机通信,并编程实现数据处理、存储与显示。 1 引言随着生产技术的提高, 环境温度指标越来越多的影响到生产效率、能源消耗和生活水平。不管是工业、农业、军事及气象领域, 还是日常生活环境, 都需要对温度进行监测。因而,设计可靠且实用的温度采集系统显得非常重要。在传统的温度采集系统中, 节点一般采用有线连接方式, 布线繁琐, 扩展性和可移植性较差。尤其对于广阔空间环境中的温度采集,如果采用有线方式其成本和功耗都比较高。而ZigBee 作为一种新兴的短距离、低功耗、低成本的无线通信技术, 能广泛应用于工业控制、消费电子、家庭自动化、医疗监控各种领域。本文设计了一种基于ZigBee 无线技术的多点温度采集系统, 实现了主从节点间数据的无线传输, 同时上位PC 机采用串口与主节点通信,并建立温度数据库,实现了数据的统一管理。该系统具有扩展性好、稳定可靠、维护方便等特点。 2 系统整体概述本文设计的温度采集系统结构如图1 所示。系统采用ZigBee 星型网络拓扑结构,建立了一个主节点,四个从节点的无线传感网络,实现数据的无线传输。各个从节点连接数字温度传感器DS18B20 定时采集环境温度,并通过无线传感网

络将数据依次向主节点发送,主节点收到数据后通过串口传给上位PC 机,上位机将采集的数据存入数据库, 对数据进行分析处理, 并在监控界面显示温度实时变化曲线。图1 温度采集系统结构图 3 系统硬件设计 3.1 主节点硬件设计选择CC2430 作为主节点的处理器,该芯片是全球首款支持ZigBee 协议的

随钻测量系统软件说明书

DRILLNAVI 使用说明书北京海蓝科技开发有限公司

目录第一章综述 (1) 第一节主要功能 (1) 第二节人机界面 (1) 第三节操作流程 (3) 第四节运行环境 (4) 第二章安装与卸载 (5) 第一节安装 (5) 第二节卸载 (5) 第三章操作说明 (6) 第一节启动 (6) 第二节文件管理 (7) 第三节测试与校准 (7) 第四节自动测量弯头方向 (8) 第五节定向测量 (8) 第六节系统设置 (8) 第七节统计信息 (8) 第八节数据处理 (8) 第九节通讯管理 (9) 第十节报警管理 (9) 第十一节运行日志 (11) 附录Ａ：建议的工作流程 (12) A.1测量前的准备工作： (12) A.2测量中的工作： (12) 附录Ｂ：需要注意的问题 (12)

第一章综述第一节主要功能本软件可以配合ZXC1000(A)测斜系统完成测斜、轨迹计算、数据存储及仪器状态管理等诸多功能。在下井前，可以使用软件提供的功能对整套系统作现场检查，并复位弯头方向（工具面角）。在施工过程中，系统可以连续提供弯头方向和测斜数据，并可从中计算出钻孔轨迹的三维坐标，分别以水平和垂直投影图的方式显示出来，作为钻孔施工的辅助。如果有某项指标超限，软件会提出相应的警告，以避免错误或事故的发生。仪器标定不在本软件提供的功能之列，该功能由专用的软件实现。钻孔设计数据的录入及修改由专用的软件实现，亦不在本软件提供功能之列。第二节人机界面图 1-1 主窗口布局一、主窗口主窗口的内容由以下几部分构成： 1. 标题栏

程序中使用的标题栏随系统的界面主题风格变化。一般情况下，其最左侧是软件图标，单击它可以弹出系统菜单。紧随图标右侧是软件标题及当前正在使用的数据文件路径及名称。最右侧是“最小化”、“最大化”和“关闭”按钮。 2. 工具栏 [<]按钮：为了兼顾功能多样性和充分利用可视面积，主窗口中的度盘被设计成可隐藏的。单击该按钮可以显示或隐藏度盘。当度盘被隐藏时，数据表窗口占据主窗口上半部分，便于观察数据；当度盘显示时，方便观察连续的弯头方向变化。连续工具面开关：这是一个复选按钮。当仪器未连接时，它是灰色的禁用状态；而仪器已连接时，是正常的可操作状态。当其处于选中状态（复选框内显示“√”）时，其右侧的自动测量间隔时间也将显示出来；否则间隔时间是隐藏的。在测量过程中修改间隔时间会立即生效，但不保存（退出软件后即丢失）。如果要永久改变测量间隔，请在数据表右键菜单中的“选项”中完成。测量：每单击一次此按钮，软件从系统中获取一组测量数据。数据获取成功后，会弹出“新测点”对话框，用于输入测量间距及备注。如果操作者在此对话框中选择了“确认”，软件将在数据库中保存此测点，并同时完成所有的相关数据处理和计算。当仪器未连接时，此按钮是禁用的。测量间距：从这里可以临时修改测量段长。修改的值会在下次测量中生效，但不保存。如果要永久改变测量间距，请在数据表右键菜单中的“选项”中完成。弯头方向：以数值方式显示弯头方向角度。当度盘隐藏时，可以通过它读取弯头方向。仪器连接状态：位于工具栏最右侧的图标用于显示仪器的连接状态。当仪器成功连接时，它显示绿色的“√”；否则显示红色的“×”。 3. 度盘度盘提供了组合式的角度显示功能：它可以同时显示倾角、方位和最近五次的弯头方向，以及期望的倾角、方位和弯头方向。度盘中心显示的是最新的弯头方向数值，数据上方的文字表示弯头方向的性质：“重”表示由重力高边表示的弯头方向；“磁”表示由磁性高边表示的弯头方向。 4. 数据表数据表用于集中显示各种数据，它还提供了一组鼠标右键菜单，通该菜单可以执行软件提供的各种功能。操作者可以通过“查看”菜单中的四个选项使数据表显示“原始数据”、“实钻轨迹数据”、“设计轨迹数据”、以及“顶板和底板数据”。 5. 轨迹图轨迹图以直观的曲线图方式向操作者展示钻孔的轨迹。它可以显示两种投影视图：左右视图（水平投影）和上下视图（设计方位面上的垂直投影）。轨迹图支持任意多个分支。其中主孔用黑色表示，分支孔用除黑色之外的各种不同的颜色表示，并在分支末尾标记分支名称。主孔的测点以实心点标记；分支孔的测点以45°“×”标记。通过轨迹图左侧的控制栏，可以设定它的显示方式。左上方的缩方工具可以缩放图形。每次以鼠标单击“+”按钮，图形放大一档；单击“-”按钮图形缩小一档。“”按钮用于

无线数据采集系统概论

无线传感网络及工业测量装置Wireless sensor network &industrial measure device Ⅰ类采集设备 ——无线数据采集装置【FW-VI-MLKZ】

一、概述无线数据采集监测系统是工业数据无线监测中最典型的应用，也是工业物联网在工业生产中最直接的表现形式。作为科学生产、科学管理的辅助措施，将分散于企业内各数据监测点的数据、状态等以无线方式进行采集、远程集中显示、分析、处理，能起到生产事故的提前预防、提高生成效率等功能。无线数据采集系统组网简单，无线通信基于433Mhz开发免申请ISM频段传输数据，传输距离远，抗干扰能力强。系统组成结构简单，扩展方便。通常系统由采集设备、信号接收设备组成，也可根据需求加入无线网络中继设备。二、系统设计依据 ?《GB50198-94计算机系统安全准则》 ?《HG20507-92工业自动化仪表工程施工及验收规范》 ?《GB 50194-93建设工程施工现场供用电安全规范》 ?《GB/T 29261.4-2012 无线电通信》三、系统组网结构无线数据采集系统通常包括2种组网形式：1）多点对一点星型网络结构——现场多点数据采集、中控室无线中心接收站接收数据，配合PC机上位机软件组成数据监控系统（图一）；2）点对点网络结构——现场数据采集，中控室无线数据还原装置将数据还原，可配合用户PLC、DCS等（图二）。

一类网络拓扑图（图一）在同一组网结构内，现场无线数据采集器采集现场数据数据：液位，流量，压力，电流等4-20ma 信号，同时可采集现场设备如电机等设备的状态信号。无线数据采集器将采集到的信号通过无线网络发送至中心接收站，中心接收站通过与PC 机RS232串口将数据上传至上位机软件系统，同时处理上位机软件发送的控制命令，将控制命令发送至现场，实现对现场设备的启停控制。 4-20ma 信号现场供电本地数据显示参数配置 433Mhz 无线通讯 4路4-20ma 无线数据采集器无线中心接收站上位机系统企业网络数据系统 TCP/IP 局域网

煤矿井下复合定向钻进及配套泥浆脉冲无线随钻测量技术研究

煤矿井下复合定向钻进及配套泥浆脉冲无线随钻测量技术研究瓦斯抽采既是煤矿瓦斯治理的主要方式之一,也是综合利用瓦斯(煤层气)的基础,井下定向钻孔因具有钻孔轨迹可控、有效抽采距离长、多分支孔和超前区域集中抽采等优点是进行煤矿井下瓦斯抽采的有效途径,在保障煤矿安全生产方面发挥了重要作用。然而随着定向钻孔孔深和孔径的增大以及施钻地层的复杂多样性,现有滑动定向轨迹控制技术与有线随钻测量技术自身固有的局限性逐渐显现。本文针对大直径/超长近水平定向孔和复杂地层近水平定向孔钻进施工难题,系统研究了煤矿井下复合定向钻进技术,揭示了复合定向模式下轨迹控制机理,定量分析了复合定向模式下钻具受力特点,设计出了适应复合定向钻进的泥浆脉冲无线随钻测量装置,提升了井下定向钻进技术装备的能力水平,为保障煤矿安全生产提供了有利技术支持。首先研究了复合定向钻进技术原理,以钻孔轨迹调控为核心制定了钻进工艺流程,并从钻进效率、钻进安全性和深孔钻进三个方面对其特性进行了分析。基于井下近水平钻孔单弯无稳的钻具组合建立了复合钻进钻孔轨迹预测模型,并利用模拟计算,分析得出了复合钻进条件下钻进侧向力和孔斜趋势角随螺杆马达弯角、钻头侧向切削力、钻压、钻孔孔径扩大率、动力头转速和钻孔倾角变化规律;通过规律研究得出复合钻进时采用1.25度螺杆马达在钻压15kN,钻孔扩大率10%以上时,复合钻进轨迹控制处于稳斜打快状态。通过建立复合钻进三维碎岩仿真模型,提取钻杆柱振动模态,并对钻头~钻杆系统切削破岩过程进行仿真分析。基于Abaqus/Explicit显式中心差分算法对钻头破岩过程进行了瞬态分析,得到了煤矿井下小直径近水平钻孔在复合钻进条件下孔底钻具组合不会发生共振现象;同时一定程度上定量分析出复合钻进过程中孔底钻具组合和地层之间周期性应力、应变状态,为钻进工艺参数选取及钻具组合选取提供参考。其次针对煤矿井下特殊的施工环境和钻进技术要求,设计了一套适合煤矿井下条件的无线随钻测量装置,将脉冲发生器与73mm外管设计成一体式结构,采用比例先导控制技术,实现了96L/min小排量条件下脉冲信号稳定输出;应用压力脉冲幅值计算分析方法,得出脉冲压力幅值随阀头半径、泵压、泥浆排量和钻杆内径增加而增大的变化趋势,结合煤矿井下泵量参数得出煤矿井下泥浆脉冲传输的最佳阀头直径。

无线室温采集系统

MHT室内温度采集系统简介及数据表

公司简介沈阳中科博微科技股份有限公司是由中国科学院沈阳自动化研究所发起创建的一家高新技术企业，主要从事网络化控制系统、工业通信及仪表、开发、生产和应用。中科博微承担了多个国家科技重大专项、国家高技术研究发展计划（863计划）、智能制造装备发展专项等国家科技计划项目，是国家网络化控制系统工程研究中心建设依托单位。中科博微成功地开发了国内第一个通过国际认证的现场总线协议主栈、第一个通过国家认证的现场总线仪表、国内第一个通过德国TüV认证的安全仪表，与其它单位共同主持了制定国内第一个工业以太网协议标准EPA、第一个工业无线通信协议标准WIA-PA，并成为IEC国际标准。中科博微的产品和技术曾荣获国家科技进步二等奖两项、国家科技发明奖一项、中国科学院科技进步一等奖一项、辽宁省科技进步一等奖一项，产品出口欧美等发达国家，美国Emerson、英国Rotork、英国Bifold等业内顶尖企业都在其产品中采用了博微的关键技术或关键部件，成功完成了200多项大型自动化工程项目。中科博微是FCG组织成员；是Profibus用户组织（PNO）成员。中科博微成功通过了ISO9001:2008质量管理体系认证和汽车行业的ISO/TS16949质量体系认证。优秀的研发团队，丰富的自动化工程设计与实施经验，业界领先的产品，庞大的市场网络，优秀的企业文化，都为公司的创业和持续发展奠定了坚实基础。承载员工理想，创造客户价值，促进企业发展。承载员工理想，创造客户价值，促进企业发展。

第1章概述为了实现供暖单位对用户室内温度的采集与记录、管理者随时查看用户室温的变化趋势，辅助管理者分析与决策，对室温超标的用户及时采取措施，减少供热用户投诉，实现最少热能为最大供暖面积提供合格的供暖效果。我公司自主研制开发出MHT室内温度采集系统，实现了对用户室内温度的不间断监测，让供暖单位通过监控中心可以直观看到温度实时变化，代替过去由人工来完成的温度数据采集任务；同时监控中心对无线温度采集器传输来的温度数据进行存储和查询统计。采集到的实时数据通过GPRS的方式发送到监控中心，从而能有效的监控监测点的温度。系统组成拓扑图： PC客户端移动PC客户端PDA客户端手机客户端系统由热耗用户室温采集系统软件、MHT100 LoRa /GPRS室温接收和发送器、MHT010 GPRS室温采集器、LoRa室温采集器组成。根据采集点疏密程度不同、网络资费不同，供暖单位可选配出三种系统结构。 1.1直接链接结构

1、无线数据采集系统技术指标及应用

TDR遥测数据记录系统一、用途 TDR遥测数据记录系统，主要用于测点多、分布远、布线难的测量环境。如桥梁健康监测、桥梁安全监测、建筑检验、电梯检验、特殊设备检验等。该系统采用无线控制和监控、固态记录、USB“对接”传输或实时遥测传输方式，既可以使用内部电池供电，也可以使用外部供电，具有无线、抗干扰、精度高、数据传输快、便于野外操作的优点。可测量振动、冲击、压力、噪声、应变、温度、过载、陀螺等信号，适用于桥梁、建筑、铁路、电力、水利、航天、航空等领域。二、系统组成 1、系统由主控软件、主控机、采集终端等组成。系统结构框图如下图所示： TDR遥测数据记录系统硬件结构图 2、主控软件如下图示：

3、TDR采集终端外形如下图示： TDR-60采集终端外形图 TDR-50采集终端外形图三、功能特点远程控制功能： 1、设置采集参数：如采样频率、采集通道数、灵敏度、采集次数、启动模式、台号等； 2、启动同时采集、停止命令；输入信号类型：电压、电荷、应变、ICP： 1、可以直接输入电荷<小电流）信号；

2、可以直接接入应变<片）传感器，内部提供供桥电压，可以进行自动平衡、手动微调；主控模块可同时遥测控制多达256台采集记录仪；采集记录仪可采用GPS精准授时，实现多台记录仪完全同步采集；具有程控放大、程控滤波功能；可重复多次记录<32次）；可根据需要做防水、防尘处理；可以通过无线或USB接口控制和数据传输；可以采用电池供电和外电源供电，电池可持续供电5小时；实时监控：采集的同时，进行无线数据监控<查看平均值、均方根值等），进行波形显示。四、技术指标 * 程控放大倍数：1、2、4、8、16、32、64、128； ** 程控滤波：5Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz、2KHz、5KHz、10KHz。五、应用举例 1、桥梁考试—广州番禺大桥

无线随钻原理说明

WMD产品介绍一，概述在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。MWD无线随钻测斜仪是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点。井下部分是模块状组成并具有柔性，可以满足短半径造斜需要，其外径为48毫米，适用于各种尺寸的井眼，而且整套井下仪器可以打捞。 MWD无线随钻系统创造了多项钻井指标，钻井提速效果明显。近年来，随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量，并且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。在新型MWD仪器方面，国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器，如：美国NL Sperry-Sun 公司、Scientific Drilling 公司和法国Geoservice等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要，各自开发出了电磁波无线随钻测量系统，可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。 Sperry-Sun公司的Solar175TM高温测量系统，能在175℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值，耐温能力高达200℃，耐压能力高达22000psi。 Anadrill公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器PowerPulserTM。采用全新的综合设计方案，简化了维修程序，现场操作简单，可以实现平均无故障时间1000h的目标；采用连续波方式传送脉冲信号，压缩编码技术使数据传输的速度提高了近10倍。国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究，开发出了有限的几种无线随钻测量仪器，并投入到商业化运营，从石油工程的市场需求来看，无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了各类仪器的应用特点，针对各类仪器的使用情况，提出了无线随钻测量技术的发展思路，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。 2 无线随钻测量仪器的基本分类 MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线MWD按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波和光纤四种方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用最为广泛。

无线温度采集系统实现分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b01767377.html, 无线温度采集系统实现分析作者：李佩张红李新娥来源：《数字技术与应用》2012年第01期摘要：介绍了一种以单片机为中心的无线数据采集方法和VB系统的计算机端的数据采集控制系统的实现过程。温度数据的无线传输模块采用Nordic公司的nRF905作为控制核心，实验开发板采用的是DD-900，PC通过VB的串口通信控件与无线模块进行通信，以达到实时数据采集的目的。关键词：无线温度采集 VB DD-900 nRF905 中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0068-02 Abstract：Introduces a method of wireless tempreture acquisition by single-chip,and the achieve process of tempreture acquisition control system based on PC teminal by VB. Wireless transmisson unit adopt nRF905 produced by Nordic as control centre, and DD-900 as expriment unit.The communication between PC and wireless unit use Serial Interface communication control in VB,in order to achievement tempreture acquisition real-time. Key words：Wireless tempreture acquisition Visual Basic DD-900 nRF905 在生活中使用最多的温度参数被广泛地应用于科学研究和人们的日常生活等领域。针对恶劣环境的工业现场以及高科技的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。该方案主要是利用51单片机采集实时外界的温度，利用无线传输实现在VB上位机显示温度采集的结果，并对数据进行相应的对比和处理。 1、无线温度采集系统设计 1.1 无线温度采集的原理无线温度采集的原理如下：温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往信号放大电路、低通滤波器以及A/D转换器（即信号调理电路），然后在单片机的控制下将 A/D转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中，并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机，在上位机模块中，发送来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调，最后通过接口芯片发送到PC机中进行显示和处理。 1.2 无线温度采集系统方案

MWD无线随钻测斜仪

ZW-MWD无线随钻测斜仪产品介绍一，概述在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。MWD无线随钻测斜仪是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点。井下部分是模块状组成并具有柔性，可以满足短半径造斜需要，其外径为48毫米，适用于各种尺寸的井眼，而且整套井下仪器可以打捞。 MWD无线随钻系统创造了多项钻井指标，钻井提速效果明显。近年来，随钻测量及其相关技术发展迅速，应用领域不断扩大，总体趋势是从有线随钻逐渐过渡到无线随钻测量，并且随钻测量的参数不断增多，大力发展无线随钻测量技术是当前石油工程技术发展的一个主要关注方向。在新型MWD仪器方面，国外各大公司厂家近几年也推出了更具特色、能满足更高要求的仪器，如：美国NL Sperry-Sun 公司、Scientific Drilling 公司和法国Geoservice等公司为了满足欠平衡钻井施工的需要，各自开发出了电磁波无线随钻测量系统，可以加挂自然伽马测井仪器进行简单地层评价。 Sperry-Sun公司的Solar175TM高温测量系统，能在175℃的高温环境下可靠地测量定向参数和伽马值，耐温能力高达200℃，耐压能力高达22000psi。 Anadrill公司推出了具有创历史意义的新型无线随钻测量仪器PowerPulserTM。采用全新的综合设计方案，简化了维修程序，现场操作简单，可以实现平均无故障时间1000h的目标；采用连续波方式传送脉冲信号，压缩编码技术使数据传输的速度提高了近10倍。国内多家公司及研究院所正在致力于无线随钻测量技术的研究，开发出了有限的几种无线随钻测量仪器，并投入到商业化运营，从石油工程的市场需求来看，无线随钻测量技术仍然具有较大的发展空间。本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了各类仪器的应用特点，针对各类仪器的使用情况，提出了无线随钻测量技术的发展思路，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。 2 无线随钻测量仪器的基本分类 MWD 无线随钻测斜仪是在有线随钻测斜仪的基础上发展起来的一种新型的随钻测量仪器。它与有线随钻测斜仪的主要区别在于井下测量数据以无线方式传输。无线MWD按传输通道分为泥浆脉冲、电磁波、声波和光纤四种方式。其中泥浆脉冲和电磁波方式已经应用到生产实践中，以泥浆脉冲式使用最为广泛。

随钻仪器MWD_LWD测量信息编解码技术

2012年8月（下） [摘要]在钻井钻进过程中，我们需随时关注井眼轨迹参数、地层和井底环境等随钻测量信息。而将这些信息传输至地面的关键技术在于信号编解码。本文将重点介绍MWD 和LWD 仪器在传递随钻测量信息时常用的三种信号编解码技术。[关键词]随钻测量；信号传输；曼彻斯特码；脉冲位置调制编码；优化组合码随钻仪器MWD 、LWD 测量信息编解码技术车卫勤李瑾（渤海钻探定向井技术服务分公司，河北沧州 062552）在钻井钻进过程中，工程师需随时了解井下仪器工作状况、井眼轨迹参数等信息。这些信息的传输是无线随钻测量系统的关键之一。目前，鉴于钻井液脉冲信号传输方式具有可靠性高、稳定性强、传输距离远等优点，国内外大多MWD 和LWD 仪器采用这种方式将井下测量数据传送至地面。而此方式实现的关键在于钻井液脉冲信号编解码技术，下面笔者将介绍几种常用的脉冲信号编解码技术。 1脉冲位置调制编码脉冲位置调制编码是以时间间隔作为数据流传输信息的方法。通常，1个脉冲代表1个十六进制数（ 0~F ），其具体数取决于它的位置，即取决于它与上一脉冲之间的时间间隔。规则为：上一脉冲结束，在经过2倍标准脉宽恢复时间后出现脉冲，它表示“0”；延迟1个标准脉宽出现，表示“1”；依此类推，如果延迟15个脉宽出现脉冲，那么此脉冲表示“F ” 。我们需首先确定标准脉冲宽度T ；其次，确定表示每种轨迹参数的脉冲个数。例如：井斜用三个脉冲表示，工具面用两个脉冲表示等。最后，按转换公式将传输至地面的十六进制数转换为真实物理测量值。图１脉冲位置调制编码示意图如上图所示：S 表示同步脉冲，时间间隔为定值；M 表示数据脉冲间隔：M=2T+N ×T （秒）；其中N 为0~F 的十六进制数，T 为标准脉冲宽度，2T 表示脉冲的恢复时间。此种方法的劣势在于：传输时间会随测量数值的增大而增加。2曼彻斯特码编码曼彻斯特码（又称裂相码、双向码），一种用电平跳变来表示1或0的编码，其变化规则很简单，每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0和1的相位正好相反。曼彻斯特编码也叫做相位编码，是一种同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。在这种编码中，时钟同步信号隐藏在数据波形每一位跳变中，中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号，从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。曼彻斯特编码提供了一个简单方式给二进制序列，而没有长的周期和转换级别，从而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。二进制数据通过此编码形式传输时，并不作为序列的逻辑1或0发送。图２二进制码与曼彻斯特码波形 Sperry-Sun 公司推出的MWD 就采用了曼彻斯特编码技术将井下仪器测量数据如井斜、工具面等进行编码，然后通过泥浆脉冲的形式进行传输。在编解码过程中，首先将这些井眼轨迹参数分别以5~13个字节组成长的字符串，其前几位为数据位，最后一位是奇偶校正位。只有当字符串通过奇偶校正后，才能被识别，然后通过解码得到测量数据的物理值。这些井眼轨迹参数往往按一定顺序构成测量序列，并以传输文件的形式存在，当传输数据时，就会将参数按照规定序列进行先后顺序传输。 3优化组合码优化组合码的编码方式称为组合式编码。在这种编码中，数据按时间帧的方式进行传送。时间帧是指将一段确定的时间间隔分为N 个小时间等份，根据事先约定好的表格，对应一个不同的二进制数，由程序控制脉冲发生器在这个指定的时间间隔的不同位置产生不同数目的M 个脉冲。当地面接收信号时，再把对应在指定时间间隔里的脉冲位置和脉冲数目译为二进制数据，从而恢复出实际井下数据。这种编码方式只采用两个基本参数：脉冲个数M 和时间槽个数N ，所以也简称M INN 编码。 Baker-Hughes 生产的LWD 便采用这种优化组合码进行随钻测量数据的编解码，下图为其编解码的波形图。根据原始数据（AZNX 187.03deg 4/253，6，12，2353210000101001），其中AZNX 表示方位角；4/25表示采用4脉冲25时间槽布置，并且4个脉冲分别位于3，6，12，23的时间槽位置；10000101001前10位表示方位角的二进制编码，最后一位1位校验位。将10000101001去掉最后一位变成1000010100，十进制为532，再乘以方位角的转化系数0.35156，便可得到真实方位角187.03度。图３Ｂａｋｅｒ－Ｈｕｇｈｅｓ优化组合码解码这种优化组合码的优点在于测量数据的二进制位数确定后，传输数据的时间长度不随二进制数值的变化而变化；便于检测信号脉冲和其是否存在丢失；同时消耗电量相对确定并便于节电。 4结论上面三种编解码方法是钻井液脉冲传输系统中井下数据传输的常见方法。它们各有长处，我们可以结合上面几种方法的各种优点，灵活运用，并进行一定的改进，以形成更具特色的编解码技术。［参考文献］ [1]董海平,苏义脑等著.井下与地面钻井液信息传输系统数据编码技术.北京: 石油工业出版社,2003. [2]王艳丽著.井下数据解码方法研究.西安:西安石油大学,2004.[3]Baker Hughes INTEQ Advantage Combinatorial User's Guide. [4]孙东奎,董绍华著.钻井液正脉冲井底信号传输系统分析.北京:石油机械,2007. [5]董海平,苏义脑,盛利民著.井下与地面钻井液信息传输系统数据编码技术.北京:中国石油勘探开发研究院钻井所. 14