基于嵌入式处理器STM32的抽油机井实时监控系统
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摘 要：抽油机井在实际的生产过程中会产生一系列的突发状况，为了对这些状况加以全方位应对，需要采取一系列的实时监控性措施来对抽油机井进行监察和控制，而这些监控设施并不能独立出现，应将其统一规划到一个监控系统之内，然后通过系统内部各程序的协同作用来使嵌入式处理器STM32抽油机井能够顺利运行并且使相应的运行成果最大化，因此本文主要分析和研究了嵌入式处理器STM32的抽油机井实时监控系统，以期为这一系统的建设提供一定的理论支持。
关键词：嵌入式处理器STM32；抽油机井；实时监控系统
抽油机井是油料丰富地区的必备型设施，但是大多数抽油机井类设施的安置位置都过于遥远，并且其工作环境都相对恶劣，因此这十分不利于工人对相应工件系统的维护与管理，而对抽油机井的实时化监控程序的投入使用能够在一定程度上改善这一问题，进而使信息技术随着在系统内部的应用而在整个石油类工业地区得到全方位的普及，而为了使系统的性能达到最大化，需要让实现实时监控机制的工件得到成本、性能以及功耗方面的全方面优化，为了使优化进程得以顺利实施，我们需要对相应的优化细节有一个全面的了解。
1 总体的方案规划
系统总共由六个方面构成，具体包括：第一，现场型感应器，即压力型感应器、温度型感应器等，这一类感应器主要负责对受力以及温度变化的接受，以便于及时将温度以及压力的改变反映到系统中枢。第二，感应器信号的采集装置，通常这一类装置会选取采集型电路板来实现，主要是让信息的变化有一个切实的承载物来接收。第三，互感器的改造装置，这一类装置有助于交互式系统传播机制的建立。第四，电量参数的采集型电路板，这一类装置主要用于电量参数的收集与整合。第五，电功全息图采集型模块，这一类模块用于电功的收集，以便于及时发现电功方面的异常。第六，通信模块和上位机，这两件电路元件放在一起是因为它们共同构成的通信机制对整个系统的信息传递起着重要的交互性作用，整个系统的信息反馈都需要通过这个机制来实现，因此这一机制对于整个监测系统来说起着举足轻重的作用，所以一定要对其加以重视。与此同时，这些部分的整体运行参数都是这一系统的重要工作参数数据，所以要慎重对待。
2 基于嵌入式处理器stm32的抽油机井实时监控系统的设计细节
2.1 感应装置的设计
现场的感应装置会接受即时传送的油体温度、油体压强等数据信息，这些信息经过现场感应装置处理后会被转化成一定的电流集成信号，这些信号会通过感应器内部的反馈装置被输送回信号采集型电路板，然后为人们所知晓并分析。示工图的采集类装置内部的结构也比较复杂，其中主要的两部分分别是加速度传输感应装置以及负荷型传输感应装置，这两个装置能够进一步采集整个系统运行过程中所需的相应细节性数据，在将这些数据通过一定的无线机制输送到传感器信号接受装置内，以便于装置内部的调控装置能够根据这些数据来分析是否对抽油机施行紧急调停或自然启动，进而提升抽油机的自动化程度。
2.2 电压波动调节机制的设计
而三项电压机制能够解决在这一电流传输过程中的电压变动，从而为各环节电压的平稳输送创造一定的控件保障，进而使电压的输送的流通更为合理化。经三项电压体系转化而流通的电流最终会为电量的收集模块所集中收集，而这一收集的实现是以电压互感装置这一核心的收集作用为实现前提的。在上位机的通信协议的传输作用下，电量采集装置会与传感器信号接收装置经RS485这一型号的线路的连接而联通，从而实现通信机制的交互，这一交互通常情况下是即时性的，这样也就保障了相应控制命令的发送与接收，进而实现监控系统的自动化。上位机在这体系中起核心作用，其内部软件界面能够显示机制所需的全部数据，以便于使监控系统的运作更加一目了然。
2.3 上位机的设计
上位机的实际执行界面十分详细，有助于使用户对相应操作的执行参数一目了然。并且操作界面上还有若干参数的设定菜单，根据相应的情境来进行具体的参数细节化操作，能够完成参数的实际设置，进而使上位机的执行体系更为人性化，简单化。用户也能够根据自身的判断对监控的参数进行即时的更改，而这有利于缩短监控系统的反馈时间，并且在一定程度上提升监控系统的执行力，进而减少一定的经济损失。监控的实际参数覆盖范围极为广泛，有报警的上下限峰值，同时还有信息采集的实际间距，因此在抽油机井的实际运行中，任意的一项参数打破了报警系数的峰值，相应的报警机制就会开始运作，进而向程序的执行人员发出提示。而此时操作员的停止操作就能够实现抽油类机井的骤停，以减少相应的机械建设性损害。
2.4 全息类采集模块的设计
全息类采集模块的设计较为简单，但是也需要一定的操作。这一类模块是实体化的装置，并非传统意义上的概念类体系，通常这一类模块都会采用电池作为自身的供电型装置，并且这一类模块会直接与抽油机相连，进而实现自身的相应机能。例如示工图型信息收集模块就直接与抽油机的连接支架相连，在其内部的加速度型传感器以负荷型传感器会采用二次积分的形式使相应的加速度信号产生一定的位移，进而最终通过无线终端将其顺利输出。
2.5 ZigBee通信模块程序的设计
ZigBee通信模块的程序在TI的Z-Stack协议的程序框架下开发。Z-Stack协议是在OSAL操作系统下的一组函数包，通过Z-Stack可以很方便的进行ZigBee通信有关的程序编写。
2.5.1 发送数据体系的设计要点
在ZigBee协议中进行数据发送可以调用AF_DataRequest函数实现，该函数会调用协议中的底层函数来打开发射机，调整发射机的发送功率等函数。最终将数据通过天线发送出去。
2.5.2 接收数据体系的设计要点
当ZigBee模块接收到ZigBee的数据帧后，OSAL将该数据帧中的数据封装，然后放入操作系统的消息队列中，每个消息都有自己的编号，即消息ID号，有新数据被接收到的消息ID号为AF_INCOMING_MSG_CMD。首先使用函数从消息队列中接收一个消息，然后通过switch-case语句进行选择，如果消息ID是AF_INCOMING_MSG_CMD，则进行相应的数据处理。
结束语
总而言之，监控系统在抽油机领域是势在必行的，合理的监控系统能够有效地反应抽油机井的实际运作情况以及实际生产效果，进而使人们对抽油机井的运作情况有一个全方位的掌握，同时也便于人们对出现故障的抽油机井进行较为迅捷的启动和停止性控制，进而减少降级效益的流失，同时工人们也可以藉此减轻自身的工作压力，创造更多的经济效益，进而在此基础上，推进油田领域监控体系建设的有序展开，以为我国创造更多的经济效益。
参考文献
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