1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
隨著無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)展,，GPRS" title="GPRS">GPRS 作為一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),，在移動(dòng)用戶和數(shù)
據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間為用戶提供一種高速無(wú)線IP 服務(wù)。
基于GPRS 的油田" title="油田">油田計(jì)量" title="計(jì)量">計(jì)量采集控制系統(tǒng)是針對(duì)采油廠的舊采油計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行的整體升級(jí)改造,。
新系統(tǒng)的通訊方式改成GPRS,，現(xiàn)場(chǎng)終端采集到的數(shù)據(jù)定時(shí)通過(guò)GPRS 進(jìn)入Internet，主機(jī)直接連
接Internet,，接收由Internet 傳送來(lái)數(shù)據(jù);主機(jī)可根據(jù)生產(chǎn)需要制定每口油井的計(jì)量周期,、計(jì)
量頻率，定期下發(fā)給終端;終端按照主機(jī)發(fā)來(lái)的命令自動(dòng)安排計(jì)量間內(nèi)各油井的計(jì)量頻率和計(jì)量
周期,，自動(dòng)采集油斗數(shù),、水量等參數(shù),，并將采集到的數(shù)據(jù)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(jì)量順序,，避免了因通訊不暢而造成的個(gè)別油井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)量不到的情
況;終端設(shè)置自動(dòng)、手動(dòng)切換開關(guān),，特殊情況下可人工計(jì)量;計(jì)量完成后,，將閥位控制到最適當(dāng)
開度，倒井電機(jī)動(dòng)作頻率低,、幅度小,，避免翻斗頻繁翻轉(zhuǎn)，提高翻斗和倒井電機(jī)的使用壽命;主
機(jī)能夠?qū)⒚刻觳杉降臄?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù);終端采用20*15 漢字液晶顯示器單屏顯示數(shù)據(jù),，直觀方
便,。
本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集、GPRS 傳輸和主機(jī)三部分組成,。數(shù)據(jù)采集功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的,，
即在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理、傳輸,、顯示,、存儲(chǔ)等操作，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)
換成數(shù)字信號(hào),，定時(shí)通過(guò)GPRS 模塊進(jìn)入Internet,。通過(guò)接入Internet 的主機(jī)可以接收到現(xiàn)場(chǎng)
終端采集到的數(shù)據(jù)。主機(jī)部分的數(shù)據(jù)接收管理軟件用組態(tài)王開發(fā),。
2 采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要由供電電源電路,、信號(hào)采集電路、單片機(jī)控制系統(tǒng),、GPRS 模塊,、液晶顯示器、主
機(jī)組成,。該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)原理如圖1 所示。
2.1 水量信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
水量信號(hào)采集電路如圖2 所示,，該電路可以采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電壓信號(hào)(1V-5V)和電流
信號(hào)(4mA-20mA),。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)變送器送來(lái)1V-5V 電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)分壓電阻送入DG508 芯片,。
對(duì)于送來(lái)的電流信號(hào)首先將其轉(zhuǎn)換成1V-5V 電壓信號(hào),。在信號(hào)的輸入端用高精度的250 歐姆
的電阻把4mA-20mA 電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，用單片機(jī)控制MOS 管的通斷來(lái)進(jìn)行電流信號(hào)和
電壓信號(hào)的切換,。MOS 管的壓降是毫伏級(jí)的,，對(duì)1V-5V 電壓的精度影響只有千分之一左右。
2.2 壓力信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
該電路實(shí)際設(shè)計(jì)可以采集多路脈沖信號(hào)，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(shè)置門電
壓,，該門電壓大約為2V;四個(gè)二極管D26、D27,、D28,、D29 是為設(shè)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(hù)作用,，把輸入脈沖信號(hào)鉗位到0-2.4V
之間，不至于因輸入信號(hào)過(guò)大而對(duì)后續(xù)電路造成影響;運(yùn)算放大器LM311 構(gòu)成了一個(gè)比較器;
U8 的4 腳接一個(gè)上拉電阻,，提高驅(qū)動(dòng)能力,，來(lái)驅(qū)動(dòng)反相器U19C(74HC14);U19C 是為了和
計(jì)數(shù)器82C53 進(jìn)行電平匹配。
2.3 井位反饋信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
井位反饋信號(hào)電路如圖4 所示,，一根輸油管對(duì)應(yīng)一個(gè)光電耦合器,，N 個(gè)光電耦合器接入
C8051F040 的I/O 口，根據(jù)N 個(gè)光電耦合器輸入的一組信號(hào)確定井位,。
2.4 倒井控制信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
倒井控制電路(如圖5 所示)主要由二極管,、三極管、電容,、常開開關(guān)等組成,。它可以
接收到C8051F040 傳送的高脈沖，高脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管使其導(dǎo)通,，常開開關(guān)就會(huì)閉合,，從
而達(dá)到控制倒井的功能。
3 GPRS 通訊
YN2010 GPRS DTU 是一款基于移動(dòng)2.5G GPRS 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),、內(nèi)嵌 TCP/UDP 協(xié)議及功能強(qiáng)大
的單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸終端,。采用BENG M22 工業(yè)級(jí)通訊模塊，工業(yè)規(guī)格設(shè)計(jì),，提供15PIN
TTL/RS232/RS485 等數(shù)據(jù)接口,，適合用戶直接嵌入各種采集設(shè)備。實(shí)現(xiàn)GPRS 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)透明
傳輸功能,。
打開客戶端測(cè)試軟件,，對(duì)安裝完成的GPRS 模塊進(jìn)行測(cè)試。在此界面設(shè)置需連接的服務(wù)
器端IP 地址和端口號(hào),，點(diǎn)擊設(shè)置確定即可與遠(yuǎn)程的或局域網(wǎng)內(nèi)的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)相連接,，如
果連接成功則在主界面的客戶端信息區(qū)就會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器地址和端口號(hào),，同時(shí)在數(shù)據(jù)接收區(qū)會(huì)
出現(xiàn)連接成功提示，如果連接不成功則會(huì)提示：“與服務(wù)器端TCP 連接失敗”,。
4 小結(jié)
本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各芯片的驅(qū)動(dòng)利用C8051F040 采集信號(hào),，并通過(guò)GPRS 發(fā)出信號(hào)，在外網(wǎng)用組
態(tài)王軟件接收信號(hào),，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)量,，完成對(duì)油田計(jì)量間采集的控制。
整個(gè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的通訊過(guò)程中,，采用了YN2010 GPRS DTU 透明數(shù)據(jù)傳輸模塊,，該模塊以
GPRS 通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)為核心，自動(dòng)完成監(jiān)控中心通過(guò)Internet 發(fā)出的命令,，來(lái)接收
解碼,、終端返回?cái)?shù)據(jù)編碼和發(fā)送數(shù)據(jù)編碼。在數(shù)據(jù)的管理方面使用了組態(tài)王軟件,，非常方便
安全,，數(shù)據(jù)不易丟失，并且實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面的交互,，便于操作控制,。通過(guò)實(shí)際測(cè)試，本系統(tǒng)
實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的的要求,，在現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜惡劣的環(huán)境中系統(tǒng)仍能正常的工作,。