基于GPRS 的油田計量采集控制系統的設計

1 系統簡(jiǎn)介
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)數據通信系統的發(fā)展，GPRS 作為一種新的移動(dòng)數據通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶(hù)和數
據網(wǎng)絡(luò )之間為用戶(hù)提供一種高速無(wú)線(xiàn)IP 服務(wù)。
基于GPRS 的油田計量采集控制系統是針對采油廠(chǎng)的舊采油計量系統進(jìn)行的整體升級改造。
新系統的通訊方式改成GPRS，現場(chǎng)終端采集到的數據定時(shí)通過(guò)GPRS 進(jìn)入Internet，主機直接連
接Internet，接收由Internet 傳送來(lái)數據；主機可根據生產(chǎn)需要制定每口油井的計量周期、計
量頻率，定期下發(fā)給終端；終端按照主機發(fā)來(lái)的命令自動(dòng)安排計量間內各油井的計量頻率和計量
周期，自動(dòng)采集油斗數、水量等參數，并將采集到的數據暫存，全部采集完成后定時(shí)向Internet
傳輸，由于終端自動(dòng)安排油井計量順序，避免了因通訊不暢而造成的個(gè)別油井數據計量不到的情
況；終端設置自動(dòng)、手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，特殊情況下可人工計量；計量完成后，將閥位控制到最適當
開(kāi)度，倒井電機動(dòng)作頻率低、幅度小，避免翻斗頻繁翻轉，提高翻斗和倒井電機的使用壽命；主
機能夠將每天采集到的數據存入數據庫；終端采用20*15 漢字液晶顯示器單屏顯示數據，直觀(guān)方
便。
本系統由數據采集、GPRS 傳輸和主機三部分組成。數據采集功能是由單片機控制實(shí)現的，
即在現場(chǎng)采集數據并進(jìn)行處理、傳輸、顯示、存儲等操作，采集到的數據經(jīng)過(guò)處理由模擬信號轉
換成數字信號，定時(shí)通過(guò)GPRS 模塊進(jìn)入Internet。通過(guò)接入Internet 的主機可以接收到現場(chǎng)
終端采集到的數據。主機部分的數據接收管理軟件用組態(tài)王開(kāi)發(fā)。
2 采集系統硬件設計
系統主要由供電電源電路、信號采集電路、單片機控制系統、GPRS 模塊、液晶顯示器、主
機組成。該設計的系統原理如圖1 所示。

2.1 水量信號采集電路設計


水量信號采集電路如圖2 所示，該電路可以采集工業(yè)現場(chǎng)的電壓信號（1V-5V）和電流
信號（4mA-20mA）。工業(yè)現場(chǎng)變送器送來(lái)1V-5V 電壓信號，經(jīng)過(guò)分壓電阻送入DG508 芯片。
對于送來(lái)的電流信號首先將其轉換成1V-5V 電壓信號。在信號的輸入端用高精度的250 歐姆
的電阻把4mA-20mA 電流信號變成電壓信號，用單片機控制MOS 管的通斷來(lái)進(jìn)行電流信號和
電壓信號的切換。MOS 管的壓降是毫伏級的，對1V-5V 電壓的精度影響只有千分之一左右。
2.2 壓力信號采集電路設計
該電路實(shí)際設計可以采集多路脈沖信號，這里只介紹其中的一路電路（如圖3 所示），
其它各路電路與此相似。圖中兩個(gè)電阻R37、R38 組成了一個(gè)電阻分壓器，是為了設置門(mén)電
壓，該門(mén)電壓大約為2V；四個(gè)二極管D26、D27、D28、D29 是為設置輸入脈沖值的上限，該
上限值大約為2.4V；二極管D7、D8 起到鉗位及保護作用，把輸入脈沖信號鉗位到0-2.4V
之間，不至于因輸入信號過(guò)大而對后續電路造成影響；運算放大器LM311 構成了一個(gè)比較器；
U8 的4 腳接一個(gè)上拉電阻，提高驅動(dòng)能力，來(lái)驅動(dòng)反相器U19C（74HC14）；U19C 是為了和
計數器82C53 進(jìn)行電平匹配。