低产井监测装置的制作方法

本技术属于可燃气探测与开采，尤其涉及一种用于可燃气监测的低产井监测装置。

背景技术：

1、随着可燃气的探测和开采事业的发展，在全国分布着很多由于产量过低而关闭的可燃气开采井口。出于安全考虑，必须要监测这些井口内部可燃气气体压力、可燃气气体泄漏情况，以及井口的环境变化情况。但由于这些井口分布广、到达难，因此，人工巡检成本高且效率低。而现有的可燃气监测装置难以直接用于对低产井的可燃气监测，若直接用于低产井的可燃气监测，则难以实现自动分析风险和及时报警。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种低产井监测装置，通过低功耗监测装置自动检测低产井内温度、可燃气压力、泄漏和环境变化，并基于lora通信和4g通信将低功耗监测装置监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息，以及通过有线通信监测到的低产井环境信息传输至低产井监测平台，解决了难以高效监测低产井安全情况的问题。

2、为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、本实用新型提供的一种低产井监测装置，包括网关装置，以及与网关装置无线通信连接的低功耗监测装置；所述网关装置通过lora通信和4g通信将低功耗监测装置监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息，以及通过有线通信监测到的低产井环境信息传输至低产井监测平台。

4、本实用新型的有益效果为：本发明提供的一种低产井监测装置，通过低功耗监测装置实现了对低产井中温度、可燃气气体的压力情况和泄漏情况的自动持续监测，并通过lora通信将监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息传输至网关装置中，网关装置通过4g通信将接收的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息以及通过有线通信监测到的低产井环境信息传输至低产井监测平台，实现了低功耗且高效地监测低产井的安全情况。

5、进一步地，所述网关装置包括第一电源模块、第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器、第一核心mcu、4g通信模块、第一lora通信模块、rs485通信模块和第一存储模块；

6、所述第一电源模块通过第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器分别为第一核心mcu、4g通信模块、第一lora通信模块、rs485通信模块和第一存储模块供电；所述第一核心mcu控制第一低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器的通断，以控制4g通信模块、第一lora通信模块、rs485通信模块和第一存储模块的正常工作供电；所述第一核心mcu通过第一lora通信模块接收低功耗监测装置监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息，并通过rs485通信模块实现有线通信监测低产井环境信息，且利用4g通信模块将低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息以及低产井环境信息传输至低产井监测平台；所述第一存储模块缓存4g通信模块待发送的气体压力信息、温度信息、气体泄漏信息以及低产井环境信息。

7、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型的网关装置中的第一核心mcu通过控制第一低压差线性稳压器实现控制4g通信模块的供电通断，第一核心mcu通过控制第三低压差线性稳压器实现控制第一lora通信模块和rs485通信模块的供电通断，且采用第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器能够有效节省功耗，此外，网关装置通过rs485通信模块实现有线通信视频监测低产井环境信息，能够高效将低产井内温度、可燃气压力、泄漏和环境变化情况通过4g通信模块传输至低产井监测平台，为低产井监测平台进行数据分析、预警等相关安全工作提供监测数据基础。

8、进一步地，所述第一电源模块采用第一锂电池；

9、所述第一锂电池的正极分别与第一低压差线性稳压器的输入侧vcc端、第二低压差线性稳压器的输入侧vcc端和第三低压差线性稳压器的输入侧vcc端连接；所述第一锂电池的负极分别与第一低压差线性稳压器的输入侧gnd端、第二低压差线性稳压器的输入侧gnd端和第三低压差线性稳压器的输入侧gnd端连接；所述第一低压差线性稳压器的开关控制端和第三低压差线性稳压器的开关控制端分别与第一核心mcu连接；所述第一低压差线性稳压器的输出侧vcc端和gnd端与4g通信模块连接；所述第二低压差线性稳压器的输出侧vcc端和gnd端分别与第一核心mcu和第一存储模块连接；所述第三低压差线性稳压器的输出侧vcc端和gnd端分别与第一lora通信模块和第一存储模块连接。

10、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型中采用一次性第一锂电池供电，要求电池输出7.2v，最大输出电流为500ma，为防止4g通信模块发送时的瞬时功耗过大而拉低系统电压，对第一核心mcu、存储模块等外设供电和4g通信模块供电进行隔离供电，同时，除第一核心mcu外，各模块的电源均可以通过第一核心mcu进行供电控制以节能。

11、进一步地，所述第一核心mcu采用型号为stm32l433vct6的第一单片机；所述第一单片机的pc10端和pc11端与4g通信模块连接；所述第一单片机的vcc端分别与第二低压差线性稳压器的输出侧vcc端和第一存储模块连接；所述第一单片机的gnd端分别与第二低压差线性稳压器的输出侧gnd端和第一存储模块连接；所述第一单片机的pa5端、pa6端、pa7端和pe7端与第一储存模块连接；所述第一单片机的pb10端和pb11端与rs485模块连接；所述第一单片机的pc0端和pc1端与lora模块连接。

12、采用上述进一步方案的有益效果为：第一核心mcu主要包括低功耗mcu、复位电路、看门狗电路和外围电路，本实用新型采用型号为stm32l433vct6的第一单片机作为核心mcu，第一单片机包括了256kbytes flash rom和64kbytes ram，提供了3个usart、1个lpuart、3个i2c、3个spi接口、backup域外设等，且最多提供82个io口，主频最高80mhz，工作温度范围为-40℃～+105℃工业级，满足目前对于利用lora通信、4g通信和rs485通信的需求，以及以后扩展所需，另外，由于stm32l433vct6自带独立的看门狗，则无需外部看门狗电路，其复位电路采用阻容复位电路。

13、进一步地，所述4g通信模块采用型号为ec20的4g lte通信模块；所述4g lte通信模块的vcc端和gnd端分别与第一低压差线性稳压器的输出侧vcc端和gnd端一一对应连接；所述4g lte通信模块的tx端和rx端分别与第一单片机的pc10端和pc11端一一对应连接。

14、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型采用型号为ec20的4g lte通信模块，主要包括4g芯片、天线插座、sim卡插座及其电路、可控制的供电电路和外围电路，其在静态功耗方面表现优秀，该模块内嵌tcp/ip协议，工作温度范围为-35℃～+75℃，芯片与mcu之间通过串口ttl方式直接通信，本实用新型中为该模块提供3.9v的电源，在sim卡的电路上，除电源外，其他信号线路上都对地增加33pf的电容以增强抗干扰能力。

15、进一步地，所述第一存储模块采用型号为w25q64的norflash第一存储模块；所述nor flash第一存储模块的vcc端分别与第二低压差线性稳压器的输出侧vcc端和第一单片机的vcc端连接；所述norflash第一存储模块的gnd端分别与第二低压差线性稳压器的输出侧gnd端和第一单片机的gnd端连接；所述nor flash第一存储模块的clk端与第一单片机的pa5端连接；所述nor flash第一存储模块的miso端与第一单片机的pa6端连接；所述norflash第一存储模块的mosi端与第一单片机的pa7端连接；所述norflash第一存储模块的cs端与第一单片机的pe7端连接。

16、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型采用型号为w25q64的nor flash第一存储模块，其具有价格便宜，容量大，采用spi接口，占用io资源少的优点。

17、进一步地，所述第一lora通信模块采用型号为stm32wle5cb的第一lora soc模块；所述第一lora soc模块的vcc端分别与第三低压差线性稳压器的输出侧vcc端和rs485模块连接；所述第一lora soc模块的gnd端分别与第三低压差线性稳压器的输出侧gnd端和rs485模块连接；所述第一lora soc模块的tx端和rx端分别与第一单片机的pc1端和pc0端一一对应连接。

18、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型采用型号为stm32wle5cb的第一lora soc模块，其支持多种调制模式((g)fsk、(g)msk和bpsk)，具有功耗低、稳定等特点。

19、进一步地，所述rs485通信模块采用型号为rs485串行通信接口；所述rs485串行通信接口的输入侧vcc端分别与第三低压差线性稳压器的输出侧vcc端和第一lora soc模块的vcc端连接；所述rs485串行通信接口的输入侧gnd端分别与第三低压差线性稳压器输出侧gnd端和第一lora soc模块的gnd端连接；所述rs485串行通信接口的tx端和rx端分别与第一单片机的pb10端和pb11端一一对应连接；所述rs485串行通信接口的输出侧vcc端和gnd端分别与摄像头的vcc端和gnd端一一对应连接；所述rs485串行通信接口的aw端和bw端分别与摄像头的aw端和bw端一一对应连接。

20、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型提供rs485工业串行通信接口，并提供5v dc电源输出，通过连接摄像头实现对低产井的环境变化进行视频监测，为低产井监测平台进行数据分析、预警等相关安全工作提供图像监测基础。

21、进一步地，所述低功耗监测装置包括第二电源模块、第四低压差线性稳压器、第五低压差线性稳压器、第六低压差线性稳压器、第二核心mcu、第二lora通信模块、第二存储模块和压力、温度、泄漏传感监测模块；

22、所述第二电源模块通过第四低压差线性稳压器、第五低压差线性稳压器和第六低压差线性稳压器分别为第二核心mcu、第二lora通信模块、第二存储模块和压力、温度、泄漏传感监测模块供电；所述第二核心mcu控制第四低压差线性稳压器和第五低压差线性稳压器的通断，以控制第二lora通信模块、第二存储模块和压力、温度、泄漏传感监测模块的正常工作供电；所述第二核心mcu通信模块通过第二lora通信模块发送低功耗监测装置中压力、温度、泄漏传感监测模块监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息；所述第二存储模块缓存第二lora通信模块待发送的气体压力信息、温度信息和气体泄漏信息。

23、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型提供的低功耗监测装置，同样通过低压差线性稳压器实现隔离供电，同时，第二lora通信模块和压力、温度和泄漏传感监测模块均可通过mcu进行供电控制以节能，通过第二lora通信模块发送低功耗监测装置中压力、温度、泄漏传感监测模块监测到的低产井中的温度信息、气体压力信息、气体泄漏信息，为低产井监测平台进行数据分析、预警等相关安全工作提供监测数据基础。

24、进一步地，所述第二核心mcu采用型号为stm32l063r8的第二单片机；所述第二lora通信模块采用型号为stm32wle5cb的第二lora soc模块；所述第二存储模块采用型号为w25q64的norflash第二存储模块；所述压力、温度、泄漏传感监测模块采用型号为sj-c的数字式压力传感器、型号为sj-cw的数字式温度传感器，以及激光甲烷点式探头。

25、采用上述进一步方案的有益效果为：本实用新型采用型号为stm32l063r8的第二单片机，其包括了64kbytes flash rom和8kbytes ram，提供了2个usart、1个lpuart、2个i2c、4个spi接口、backup域外设等，最多51个io口，主频最高32mhz，工作温度范围为-40℃～+105℃；实用新型采用的型号为sj-c的数字式压力传感器、型号为sj-cw的数字式温度传感器可对传感器信号的零点误差及温漂、灵敏度误差及温漂、非线性度误差进行实时补偿，无需额外的信号调理即可输出i2c数字信号，体积小、安装简单、性价比高，压力测量准确可靠，其内部电路采用防静电、抗浪涌设计，极大地增强了现场适应能力；本实用新型采用的激光甲烷点式探头，采用先进的激光检测技术，使用半导体激光器的光谱吸收原理，具有安全可靠的性能以及长久的使用寿命，且具有耐腐蚀强、精度高、响应快、功耗低的特点，能够胜任工业中各种复杂环境的应用。

26、针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。