一种无缆式数字化压电变送及司显器系统的制作方法

本发明属于油气钻井随钻仪器地面设备的通讯，尤其是涉及一种无缆式数字化压电变送及司显器系统。

背景技术：

1、目前，mwd系列仪器需要通过两根传输电缆，将钻台处的压力传感器和司显器分别与井场操作间内的仪器专用防爆接口箱相连接，实现仪器信号的地面传输。

2、该电缆传输方式存在如下缺陷：

3、1、施工前期布设传输电缆费时费力，常因标准化现场管理需反复拆装，同时存在一定安全风险；

4、2、电缆及插头易损坏，返厂维修时常因插头严重变形和电缆断点难于排查而做报废处理，服务成本高；

5、3、大批量工厂化作业项目井架不断平移，而传输电缆长度过短，重复调用吊车吊装仪器房等问题，极大地制约着现场技术服务效率，无法良好满足当今钻井提速要求；

6、4、压力传感器为4-20ma电流信号，由于井场电磁干扰大等原因，传输过程极易受干扰，严重影响地面解码；

7、5、司显器采用串口通信协议，传输距离50-100m，长距离传输造成通信可靠性差，数据易错误，产生乱码，严重影响现场施工作业。

8、因此，需要设计一种无缆式数字化压电变送及司显器系统，解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有电缆传输方式存在的缺陷，设计一种无缆式数字化压电变送及司显器系统，解决现有所有类型mwd仪器电缆传输中因布设、拆收传输电缆的安全风险问题及由于距离远、井场电磁干扰大等原因，仪器信号明显衰减，严重影响现场施工作业的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种无缆式数字化压电变送及司显器系统，包括室内主控设备、压力传感器无线终端以及司显器无线终端；

4、所述室内主控设备分别与压力传感器无线终端和司显器无线终端进行无线通讯；

5、所述室内主控设备包括按键、液晶显示器、第一无线模块、第一电源模块、485隔离通讯电路、串口隔离通讯电路、第一温度传感器、led指示灯、第一单片机、第二单片机、三态总线缓冲器和da转换及隔离电路，所述电源模块包括ac-dc电源模块和dc-dc隔离电源，所述室内主控设备用于处理来自所述压力传感器无线终端的数字信号，转换成4-20ma电流信号传递给仪器地面处理仪，以及处理来自司显器的串口数据，传递给所述司显器无线终端；

6、所述压力传感器无线终端包括第二电源模块、第二温度传感器、第二无线模块、第三单片机、ad转换电路和4-20ma隔离电路，所述第二电源模块包括锂电池、dc-dc隔离电源和24v隔离电源模块，所述压力传感器无线终端用于处理压力传感器的4-20ma电流信号，ad转换，传递给所述室内主控设备；

7、所述司显器无线终端包括第三电源模块、第三温度传感器、第三无线模块、第四单片机、电流检测电路和串口隔离电路，所述第三电源模块包括锂电池、dc-dc隔离电源和15v隔离电源模块，所述司显器无线终端用于处理来自所述室内主控设备的司显器数据，传递给司显器；

8、所述第一无线模块与第二单片机采用spi协议，分别与所述压力传感器无线终端和司显器无线终端进行无线通讯；

9、所述第二无线模块与第三单片机采用spi协议，用于与所述室内主控设备进行无线通讯；

10、所述第三无线模块与第四单片机采用spi协议，用于与所述室内主控设备进行无线通讯。

11、进一步的，所述室内主控设备中，所述第一单片机分别与所述液晶显示器、按键、第一温度传感器和led指示灯连接，所述第二单片机分别与所述第一无线模块、da转换及隔离电路、三态总线缓冲器和led指示灯连接；所述第一单片机和第二单片机进行串口通讯，所述三态总线缓冲器分别与所述485隔离通讯电路、串口隔离通讯电路连接，所述485隔离通讯电路分别与第一电源模块、485协议处理器连接，所述串口隔离通讯电路与串口协议处理器连接；

12、其中，所述ac-dc电源模块用于为系统提供5v电源，所述dc-dc隔离电源模块用于为所述485隔离通讯电路提供5v电源，所述液晶显示器用于显示系统的工作状态及系统设置，所述第一温度传感器用于监测系统温度，所述led指示灯用于显示系统工作状态，所述三态总线缓冲器用于采集司显器串口数据，所述da转换及隔离电路用于将接收到的压力传感器无线终端数字信号转换成4-20ma电流信号传递给地面处理仪。

13、进一步的，所述压力传感器无线终端中，所述第三单片机分别与所述第二温度传感器、第二无线模块、ad转换电路连接，所述第二电源模块、4-20ma隔离电路以及ad转换电路依次连接，

14、其中，所述锂电池用于为dc-dc电源模块供电，所述dc-dc电源模块用于为系统提供5v电源，所述24v隔离电源模块为压力传感器提供24v隔离电源，所述第二温度传感器用于检测压力传感器无线终端环境温度，所述第三单片机用于处理整个压力传感器无线终端系统，所述ad转换电路用于将0.5-2.5v的电压信号转换为数字信号，传输给所述第三单片机，所述4-20ma隔离电路用于将压力传感器4-20ma电流信号通过光电隔离传输给所述ad转换电路。

15、进一步的，所述司显器无线终端中，所述第四单片机分别与第三温度传感器、第三无线模块、串口隔离电路连接，所述锂电池、电流检测电路、dc-dc电源模块、15v隔离电源模块以及串口隔离电路依次连接，

16、其中，所述锂电池用于为dc-dc电源模块供电，所述电流检测电路用于检测整个系统电流，所述dc-dc电源模块用于为系统提供3.3v电源，所述15v隔离电源模块用于为司显器提供15v隔离电源，所述第三温度传感器用于检测司显器无线终端环境温度，所述第四单片机用于处理整个司显器无线终端系统，所述串口隔离电路用于通过光电耦合将第四单片机的串口数据传输给司显器。

17、进一步的，所述第一无线模块、第二无线模块以及第三无线模块均为2.4g无线模块。

18、本发明实施例带来了以下有益效果：

19、本发明采用上述技术方案后，可应用于现有所有类型的mwd仪器，该发明成果设计小巧精致，安装简便安全，作业效率高效，传输性能稳定，极大地节省了服务成本，应用前景广阔，有较大的实用意义。

20、采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

21、(1)该发明设计一种无缆式数字化压电变送电路，利用数字化技术及光电隔离电路将压力传感器的4-20ma电流信号数字化处理，同时采用隔离电路，增加抗干扰性。

22、(2)设计一种无缆式司显器解决了串口长距离通信可靠性差的问题，彻底避免乱码出现。

23、(3)通过不断优化改进内部电路和程序，成果可实现一套设备兼容现有所有类型的mwd仪器，通用率极高。

24、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

25、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。