钻探参数无线数据传输系统的开发
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摘要
随着微电子技术的发展,无线数据传输的技术已经很成熟,发射电路和接收电路都已实现集成化、模块化,其外围组成电路也趋于简单化,应用起来更简单、方便。在这种情况下,仍采用传统依赖电缆线的方法进行钻探现场参数数据的传输,将带来很多不便,并带来极大的人力、物力和资源浪费。如果能够在钻探现场和工作间之间实现参数数据的无线传输,将推动测量设备更新,实现工作间对现场施工的远程监控,必将大大方便技术人员现场监督管理工作,极大地提高钻探现场的现代化管理水平。
本文在查阅大量相关文献,深入分析现代无线数据传输技术原理,对国内外先进的无线数传产品进行调研、借鉴和密切联系现代传感技术和数据采集技术的基础上,选取了适合本课题要求的无线数据传输模块SA68F49DL,以此为系统核心,设计完成了基于无线技术的钻探现场参数数据采集无线传输系统。
钻探现场参数数据采集无线传输系统引入先进传感器技术,设计开发了基于V/F变换的数据采集单元,利用一对无线数据传输模块取代电缆线,实现了钻探现场数据采集与工作控制室上位机之间命令和数据信号的无线传输。并用Microsoft Visual Basic语言开发了运行于Windows操作系统的无线数据采集系统计算机软件,使计算机可以通过RS-232串口与无线模块进行通信,主要完成终端对数据信号的采集、显示和保存工作。本系统将先进压力传感器所拾取的压力信号作为本系统测试中模拟输入,使系统可对钻压和泵压参数进行测量。通过对整机系统进行的大量测试和对比,本系统得到了满意的测试结果。本系统的无线传输方法还是切实可行的,无线传输的数据还是很可靠的。
本系统可以实现在钻进过程中参数实时采集、无线传输、远程监控、实时控制以及计算机分析与打印等功能,从而提高了钻进现场参数采集与记录分析的及时性、准确性、可靠性,大大方便了现场的监测管理工作。
It is a large waste of manpower and material resources if the drilling data acquisition still depends on the traditional wire transmission with the development of microelectronic technique,which make the wireless product integrative and modularization. Wireless transmission of drilling data between the field and the workshop can make the measurement simplified and realize long-distance watch and make it convenient to monitor in fieldwork.
Based on the reference of vast correlative papers , fully analysis of modern wireless transmission technology and principle,and research of advanced wireless data transmission products in the world, and the reference of modern sensing technology and data acquisition technology, wireless data transmission module SA68F49DL is selected, which satisfies the requirement of the needed system.
Wireless transmission between the data acquisition and the upper computer is realized through the substitution of a couple of wireless data transmission modules for cables. As the remote forepart, the data acquisition unit is composed of advanced sensor and singleclip. The upper computer software of wireless data acquisition system is written in VB and runs under Windows operation system, which has the ability of correspondence with wireless data transmission module data signal serial port. The upper computer corresponds with wireless data module through RS-232 serial port, and fulfills the realtime acquisition, display and saving of data signals. As the dialogue window of the operator and the computer, the software can select acquisition channels and frequency. In repetitious experiments, the whole system obtained satisfied result.
The application of the system will make the field supervising more convenient.
本文在查阅大量相关文献,深入分析现代无线数据传输技术原理,对国内外先进的无线数传产品进行调研、借鉴和密切联系现代传感技术和数据采集技术的基础上,选取了适合本课题要求的无线数据传输模块SA68F49DL,以此为系统核心,设计完成了基于无线技术的钻探现场参数数据采集无线传输系统。
钻探现场参数数据采集无线传输系统引入先进传感器技术,设计开发了基于V/F变换的数据采集单元,利用一对无线数据传输模块取代电缆线,实现了钻探现场数据采集与工作控制室上位机之间命令和数据信号的无线传输。并用Microsoft Visual Basic语言开发了运行于Windows操作系统的无线数据采集系统计算机软件,使计算机可以通过RS-232串口与无线模块进行通信,主要完成终端对数据信号的采集、显示和保存工作。本系统将先进压力传感器所拾取的压力信号作为本系统测试中模拟输入,使系统可对钻压和泵压参数进行测量。通过对整机系统进行的大量测试和对比,本系统得到了满意的测试结果。本系统的无线传输方法还是切实可行的,无线传输的数据还是很可靠的。
本系统可以实现在钻进过程中参数实时采集、无线传输、远程监控、实时控制以及计算机分析与打印等功能,从而提高了钻进现场参数采集与记录分析的及时性、准确性、可靠性,大大方便了现场的监测管理工作。
It is a large waste of manpower and material resources if the drilling data acquisition still depends on the traditional wire transmission with the development of microelectronic technique,which make the wireless product integrative and modularization. Wireless transmission of drilling data between the field and the workshop can make the measurement simplified and realize long-distance watch and make it convenient to monitor in fieldwork.
Based on the reference of vast correlative papers , fully analysis of modern wireless transmission technology and principle,and research of advanced wireless data transmission products in the world, and the reference of modern sensing technology and data acquisition technology, wireless data transmission module SA68F49DL is selected, which satisfies the requirement of the needed system.
Wireless transmission between the data acquisition and the upper computer is realized through the substitution of a couple of wireless data transmission modules for cables. As the remote forepart, the data acquisition unit is composed of advanced sensor and singleclip. The upper computer software of wireless data acquisition system is written in VB and runs under Windows operation system, which has the ability of correspondence with wireless data transmission module data signal serial port. The upper computer corresponds with wireless data module through RS-232 serial port, and fulfills the realtime acquisition, display and saving of data signals. As the dialogue window of the operator and the computer, the software can select acquisition channels and frequency. In repetitious experiments, the whole system obtained satisfied result.
The application of the system will make the field supervising more convenient.
引文
【1】李世忠等.钻探工艺学.[M].北京:地质出版社.1992
【2】鄢泰宁等.岩土钻掘工程学[M].中国地质大学出版社.2001
【3】马植侃、汪滨等,钻探工程学[M],中国矿业大学出版社,1998 年
【4】刘广志.中国钻探科学技术史[M].北京:地质出版社.1998.
【5】刘广志.科学钻探-地球科学前沿、入地‘望远镜’[J].探矿工程译丛,1998,4:45～53.
【6】汤凤林等.岩心钻探学[M].中国地质大学出版社出版,1997
【7】刘广志、汤凤林、赵国隆.特种钻探工艺学[M],地质出版社
【8】刘广志.美国未来先进钻探与掘进技术工艺学若干新决策[J].探矿工程译丛,1996,2:1～7.
【9】滕子军.对国内钻参仪实现监控钻进的可行性探讨[J].探矿工程,2001 年,第 6 卷总第 189 期
【10】滕子军,用钻进参数仪实时优化钻进参数[J].探矿工程,2000 年,第 4 卷总 180 期
【11】颜丙宏,利用钻参仪进行钻进参数监测与优化需解决的技术问题[J],探矿工程, 1998 年,第 4卷 166 期
【12】达新宇等.数据通信原理与技术[M ] .电子工业出版社.2003
【13】张丰春,ZCY-1型钻参仪在煤田钻探中的应用[J],煤田地质与勘探,1999 年,27 卷增刊
【14】鄢泰宁、汤凤林,微机在勘查与基础工程中的应用[M],中国煤炭出版社出版,2002
【15】鄢泰宁等.检测技术及勘察工程仪表[M].武汉:中国地质大学出版社,1996.
【16】孙传友等,测控电路及装置[M],北京航空航天大学出版社,2002
【17】周生国主编,《机械工程测试技术》[M] .北京理工大学出版社
【18】丁彦闯.用 LM331 实现模拟信号的远距离隔离传送[J].大连铁道学院学报. 2001.9.第 22 卷 3 期
【19】马坚.传感器信号无线传输新方法[J].自动化与仪表,1994 年,第 9 卷,第 2 期
【20】李朝青.pc 机及单片机数据通信技术[M].北京航空航天大学出版社,2000.12
【21】Henry L. Bertoni, Radio Propagation for Modern Wireless Systems.2002,8.
【22】Talbot Mark, Nayer Ritu. CAN and USB-the serial future. Electronic Engineering.1997:63～64
【23】Scott E Francis. USB: Expanding the Port Count for Desktop Boards. Intel Develop UPDATE Magazine.2002,(11):23^26
【24】黄智伟等,TRF690单片射频收发器的原理及应用[J].国外电子元器件 .2001.12
【25】范多旺.智能高抗干扰采集系统研究[J]. 兰州铁道学院学报.1998.3,第17卷第1期
【26】曾新民,曾天剑. 运算放大器应用手册[M ] . 电子工业出版社,1990 .
【27】袁茂林.由 V/F 转换器和单片机系统构成的数字库仑计[J].四川师范大学学报. 1998.11 第 21 卷
【28】沈国江,王文海.V/F转换在智能仪表中的应用[J]. 仪器仪表.
【29】江冰,李致金.LM331压频变换器在步进电机驱动器中的应用[J].电子质量,2002.
【30】汪玉凤, 赫飞等.LM331 应用在A/D 转换电路中的体会[J]. Chinese Journal of Electron Devices,2004(9).
【31】韩晓东、杜宇、朱元.V/F变换在单片机系统中的应用[J].电子应用技术.2000.2.7-10
【32】高光天.V/F 与 F/V 转换器应用指南.微计算机信息[J],1995 年第 3 期
【33】杨志文,黄大方.ADVFC32A/D 转换接口技术[J] .电子技术应用,1989,4
【34】林汉. LM331 压频转换器的原理及应用[J] . 国外电子元器件, 1999(10).
【35】王宜怀编著.单片机原理及其嵌入式应用教程[M ].北京希望电子出版社.2002.
【36】李华,孙晓民. M C S -5 1 系列单片机实用接口技术[M ] . 北京航空航天大学出版社,2002.
【37】胡汉才.单片机原理及其接口技术[M ].北京:清华大学出版社,1998.
【38】先锋工作室.单片机程序设计实例[M ] .清华大学出版社,2003 .
【39】孙志远.基于无线技术的振动数据采集系统[D].中国地震局工程力学研究所,2003
【40】朱庆豪,黄鹤松. 无线传输钻井参数仪的设计[J]. 电子技术应用.2005(10).
【41】宋汐瑾.测井数据无线传输技术的应用基础研究[D] .西安:西安石油大学,2004.
【42】车志新,吴国新. 无线数据传输模块在智能仪器中的应用[J].中国棉花加工.2005.3
【43】D.V. Bhatt, S. Schulze, GP. Hancke, L. Horvath. Secure Internet access to gateway using secure socket layer. Virtual Environments of Human-Computer Interfaces and Measurement Systems. IEEE International Symposium.2003:157.162
【44】Tracht, Allen. Connecting with the new universal serial bus. Evaluation Engineering.1998, 37(7):12-14
【45】刘炳文编著.精通Visual Basic6.0中文版[M ].电子工业出版社,2000.
【46】范逸之编著,Visual BASIC与RS232串行通信控制[M ],中国青年出版社,2000.
【47】Microsoft Corporation著.visual basic 6.0中文版程序员指南[M ].北京希望电脑公司,1998.
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