一种控制仪的制作方法

1.本发明属于传感控制技术领域，尤其涉及一种控制仪。


背景技术：

2.随着气井的不断生产，地层压力不断的释放，一旦气井的产量低于临界携液流量，部分液体也会延油管壁滑脱至井底，使得井底的积液不断增加。久而久之，气井生产状态就会逐渐发生变化，由自喷长开生产逐渐变为间开生产。井底的积液不但会影响天然气的生产，甚至有时会使气井停产。
3.为了提高天然气采收率、延长气井的生命周期、增加气井的产量，必须清除井底积液。以往一般采用泡排、氮气气举和放空作业等措施来达到排水目的，但这些措施成本较高且对环境存在污染。柱塞排水成本低、排水效果好同时对环境无污染，但目前的技术对柱塞的行程无法追踪，从而无法把握开关井时间。因此需要一种能检测柱塞是否到达井口的装置，这样同时需要设计一种与该装置能够良好配合的控制仪。


技术实现要素：

4.本发明就是针对上述问题，提供一种使用效果好的控制仪。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明控制仪1包括控制箱1
‑
2，控制箱1
‑
2内设置有第一电池6、485分线器8、485模块11、太阳能控制板4、降压模块14、dtu(data transfer unit)设备7、电路板3、电动阀10，控制箱1
‑
2上端设置有箱体盖1
‑
1和控制面板2，控制箱1
‑
2上设置有气管接头12，气管接头12与电动阀10相连，电路板3的控制信号输出端口与电动阀10控制信号输入端口相连，电路板3的电源端口与降压模块14的输出端口相连，降压模块14的输入端口与太阳能控制板4的输出端口相连，太阳能控制板4的电源端口与电池相连，太阳能控制板4的输入端口分别与太阳能板15、485模块11的in2端口相连，485模块11的in1接电池，485模块11的电源端口与电池相连，485模块11的a 、b
‑
端口通过485分线器与电路板3的485第一传输端口相连，电路板3的485第二传输端口与dtu设备7的485传输端口相连，dtu设备7的电源端口与电路板3的电源端口相连；
6.或控制仪1包括控制箱1
‑
2，控制箱1
‑
2内设置有第二电池、485分线器8、dtu设备7、电路板3、电动阀10，控制箱1
‑
2上端设置有箱体盖1
‑
1和控制面板2，控制箱1
‑
2上设置有气管接头12，气管接头12与电动阀10相连，电路板3的控制信号输出端口与电动阀10控制信号输入端口相连，电路板3的电源端口与第二电池相连，485分线器与电路板3的485第一传输端口相连，电路板3的485第二传输端口与dtu设备7的485传输端口相连，dtu设备7的电源端口与电路板3的电源端口相连，电路板3的太阳能板接口与太阳能板15相连；
7.作为另一种优选方案，本发明所述第一电池采用12v电池，第二电池采用6v电池。
8.作为另一种优选方案，本发明所述控制箱1
‑
2一侧内壁上端中部设置有向内侧延伸的横向短分隔板1
‑
5，控制箱1
‑
2另一侧内壁上端设置有向内侧延伸的横向长分隔板1
‑
3，电池6设置在靠近长分隔板1
‑
3侧的前侧，电池6设置在长分隔板1
‑
3下方，485分线器8设置
在靠近分隔板1
‑
5侧的前侧，太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7设置在控制箱1
‑
2后壁下部；太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7横向排布，太阳能控制板4靠近长分隔板1
‑
3侧，dtu设备7靠近短分隔板1
‑
5侧，降压模块14设置在太阳能控制板4与dtu设备7之间；控制面板2两侧下端搭在长分隔板1
‑
3和短分隔板1
‑
5的上端，并通过紧固件连接；电池6的上方设置有电路板3，电路板3与控制面板2的接线端子设置在靠近短分隔板1
‑
5侧电路板3下端；气管接头12设置在控制箱1
‑
2短分隔板1
‑
5侧侧壁中部向外伸出，气管接头12和电动阀10设置在短分隔板1
‑
5下方。
9.作为另一种优选方案，本发明所述电池6通过压板5固定在控制箱1
‑
2内，压板5为横向的l形，压板5的上横板压在电池6的上端中部，上横板的长度方向与长分隔板1
‑
3的长度方向垂直，压板5的下竖板设置在远离长分隔板1
‑
3侧，下竖板与电池6靠内侧壁相对应，下竖板下端向外弯折，外弯折部设置有竖向通孔，外弯折下方的控制箱1
‑
2底板上设置有连接立柱，连接立柱上端设置有螺纹孔，螺栓穿过竖向通孔旋入螺纹孔；上横板外端向上弯折，向上弯折部通过螺栓与长分隔板1
‑
3下方的控制箱1
‑
2侧壁固定。
10.作为另一种优选方案，本发明所述长分隔板1
‑
3的长度为250mm，两侧设置有螺丝孔；短分隔板1
‑
5的长度为25mm。
11.作为另一种优选方案，本发明所述485分线器8安装在导轨9上，导轨9通过螺丝设置在控制箱1
‑
2的底板上。
12.作为另一种优选方案，本发明所述485分线器8采用辰川fm02
‑
05d分线器，导轨9采用c45国标导轨。
13.作为另一种优选方案，本发明所述太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7均通过通孔和紧固件与控制箱1
‑
2后壁固定。
14.作为另一种优选方案，本发明所述控制面板2上设置有用于设置参数及控制开关井的按键。
15.作为另一种优选方案，本发明所述控制面板2上设置有向下延伸的连接柱，连接柱下端设置有螺纹孔，电路板3上相应于螺纹孔设置有通孔，螺栓穿过通孔旋入螺纹孔。
16.作为另一种优选方案，本发明所述连接柱、螺纹孔和螺栓的组合为四组，设置在电路板3四角。
17.其次，本发明所述箱体盖1
‑
1内表面周边粘贴有硅胶发泡板，箱体盖1
‑
1上端面周边粘贴有硅胶发泡条，箱体盖1
‑
1一侧与控制箱1
‑
2一侧通过合页连接，箱体盖1
‑
1另一侧与控制箱1
‑
2另一侧通过压紧锁连接。
18.另外，本发明所述气管接头12内端穿过控制箱1
‑
2侧壁上的通孔并具有外螺纹，该外螺纹上旋有螺母，螺母内端与控制箱1
‑
2内壁相抵；电动阀10螺纹旋入气管接头12上固定，电动阀10为三通电动阀。
19.本发明有益效果。
20.本发明控制仪通过485信号线可同时采集多口井参数、处理、打包发送至平台(控制仪1通过485模块11与控制平台通信)，操作者在平台即可同时读取多口井的数据同时可通过平台实现远程控制开关井，减少工作量，节约人工及交通成本，提高工作效率。
附图说明
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
22.图1是本发明控制仪结构主剖视图。
23.图2是本发明控制仪布局图。
24.图3是本发明控制仪外观图。
25.图4是本发明控制仪去掉控制面板后的外观图。
26.图5、6是本发明控制仪电动阀不同状态流向图。
27.图7是本发明控制仪12v电路接线图。
28.图8是本发明控制仪6v电路接线图。
29.图9是本发明控制仪电路板显示部分电路原理图。
30.图10是本发明控制仪电路板eeprom电路原理图。
31.图11是本发明控制仪电路板10485串口部分电路原理图。
32.图12是本发明控制仪电路板电磁阀驱动部分电路原理图。
33.图13是本发明控制仪电路板矩阵键盘电路原理图。
34.图14是本发明控制仪电路板单片机电路原理图。
35.图15、16是本发明控制仪电路板ad转换部分电路原理图。
36.图17是本发明控制仪电路板太阳能充电管理部分电路原理图。
37.图18是本发明控制仪电路板接线端子电路原理图。
38.图19是本发明控制仪电路板开关量输入部分电路原理图。
39.图20是本发明控制仪电路板控制流程图。
40.图21是本发明到位传感控制系统结构示意图。
41.图22是本发明到位传感器结构主剖视图。
42.图23是本发明到位传感器结构侧剖视图。
43.图24是本发明到位传感器结构后轴测图。
44.图25是本发明柱塞结构示意图。
45.图26是本发明柱塞分解视图。
46.图27是本发明柱塞轴结构示意图。
47.图28是本发明柱塞弹片结构示意图。
48.图29、30是本发明到位传感器和防喷管连接示意图。
49.图31是本发明到位传感器电路原理图。
50.图32是本发明到位传感器控制流程图。
具体实施方式
51.如图所示，本发明控制仪可应用于气井控制系统，气井控制系统包括控制仪和到位传感器，所述控制仪1包括控制箱1
‑
2，控制箱1
‑
2内设置有第一电池6、485分线器8、485模块11、太阳能控制板4、降压模块14、dtu(data transfer unit)设备7、电路板3、电动阀10(可采用型号为cwx 15n的电动阀)，控制箱1
‑
2上端设置有箱体盖1
‑
1和控制面板2，控制箱1
‑
2上设置有气管接头12，气管接头12与电动阀10相连，电路板3的控制信号输出端口与电
动阀10控制信号输入端口相连，电路板3的电源端口与降压模块14的输出端口相连，降压模块14的输入端口与太阳能控制板4的输出端口相连，太阳能控制板4的电源端口与电池相连，太阳能控制板4的输入端口分别与太阳能板15、485模块11的in2端口相连，485模块11的in1接电池，485模块11的电源端口与电池相连，485模块11的a 、b
‑
端口通过485分线器与电路板3的485第一传输端口相连，电路板3的485第二传输端口与dtu设备7的485传输端口相连，dtu设备7的电源端口与电路板3的电源端口相连；
52.或所述控制仪1包括控制箱1
‑
2，控制箱1
‑
2内设置有第二电池、485分线器8、dtu设备7、电路板3、电动阀10，控制箱1
‑
2上端设置有箱体盖1
‑
1和控制面板2，控制箱1
‑
2上设置有气管接头12，气管接头12与电动阀10相连，电路板3的控制信号输出端口与电动阀10控制信号输入端口相连，电路板3的电源端口与6v电池相连，485分线器与电路板3的485第一传输端口相连，电路板3的485第二传输端口与dtu设备7的485传输端口相连，dtu设备7的电源端口与电路板3的电源端口相连，电路板3的太阳能板接口与太阳能板15相连；
53.所述到位传感器包括壳体102，壳体102的开口侧设置有端盖101，壳体102与端盖101通过紧固件相连，壳体102内设置有电路板104，壳体102上设置有穿线孔；电路板104包括信号收发部分、电源部分、指示部分、单片机和磁场传感器，单片机的信号传输端口与信号收发部分的信号传输端口相连，单片机的指示信号输出端口与指示部分的信号输入端口相连，单片机的检测信号输入端口与磁场传感器的测信号输出端口相连，电源部分的电能输出端口分别与信号收发部分的电源端口、指示部分的电源端口、单片机的电源端口、磁场传感器的电源端口相连；
54.信号收发部分的信号传输端口与485模块11的信号传输端口相连。
55.本发明气井控制系统通过485信号线可同时采集多口井参数、处理、打包发送至平台(控制仪1通过485模块11与控制平台通信)，操作者在平台即可同时读取多口井的数据同时可通过平台实现远程控制开关井，减少工作量，节约人工及交通成本，提高工作效率。
56.本发明气井控制系统到位传感器通过磁场传感器便于监测柱塞到位情况，方便后台实时监测，不用每天去现场查看柱塞是否卡住或出现其他意外情况。
57.所述第一电池采用12v电池，第二电池采用6v电池。
58.到位传感器利用磁场传感器(柱塞材质可采用35crmo)，检测磁场强度的变化，进而判断是否有柱塞通过。当有柱塞通过时，磁场传感器会检测到磁场强度发生变化，并通过信号收发部分给上位机发送柱塞到位信号。
59.图8为12v电路接线图，电路板3引脚
①②
为供电接口且需要6v供电，电池6为12v直流电,将12v电源连接降压模块14将电压降至6v使用。太阳能控制板4同时连接电池6及太阳能板15使太阳能板15为12v电池6充电，并提供12v电源连接降压模块14。
60.485分线器8一端连接电路板3对应引脚，一端连接485模块11及其他传感器并可扩展多路同时采集多井温度、压力温度、流量数据，电路板3最多可控制64路。485总线连接的优点是所有传感器皆可并联接入，采集数据不互相干扰。485模块11依靠电池6供电同时可采集电池6和太阳能板信息状态。
61.电路板3的引脚
⑨⑩
，连接dtu7为其提供5v电源，脚连接dtu7收发数据端口用于传输数据。dtu内置物联网卡，利用物联网传输数据至平台。
62.电路板3的
③⑤
脚连接电动阀10为其提供正负5v电，控制其流通方向。
63.所述电池采用12v电池；便于长期使用，且空间小。
64.所述控制箱1
‑
2一侧内壁上端中部设置有向内侧延伸的横向短分隔板1
‑
5，控制箱1
‑
2另一侧内壁上端设置有向内侧延伸的横向长分隔板1
‑
3，电池6设置在靠近长分隔板1
‑
3侧的前侧，电池6设置在长分隔板1
‑
3下方，485分线器8设置在靠近分隔板1
‑
5侧的前侧，太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7设置在控制箱1
‑
2后壁下部；太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7横向排布，太阳能控制板4靠近长分隔板1
‑
3侧，dtu设备7靠近短分隔板1
‑
5侧，降压模块14设置在太阳能控制板4与dtu设备7之间；控制面板2两侧下端搭在长分隔板1
‑
3和短分隔板1
‑
5的上端，并通过紧固件连接；电池6的上方设置有电路板3，电路板3与控制面板2的接线端子设置在靠近短分隔板1
‑
5侧电路板3下端；气管接头12设置在控制箱1
‑
2短分隔板1
‑
5侧侧壁中部向外伸出，气管接头12和电动阀10设置在短分隔板1
‑
5下方。
65.控制面板2通过螺丝孔安装在分隔板1
‑
3及1
‑
5上层，控制面板2上设置有按键可用于设置参数及控制开关井。
66.分隔板1
‑
3及分隔板1
‑
5将控制箱1分割为两层，电池6放置在底层。
67.所述电池6通过压板5固定在控制箱1
‑
2内，压板5为横向的l形，压板5的上横板压在电池6的上端中部，上横板的长度方向与长分隔板1
‑
3的长度方向垂直，压板5的下竖板设置在远离长分隔板1
‑
3侧，下竖板与电池6靠内侧壁相对应，下竖板下端向外弯折，外弯折部设置有竖向通孔，外弯折下方的控制箱1
‑
2底板上设置有连接立柱，连接立柱上端设置有螺纹孔，螺栓穿过竖向通孔旋入螺纹孔；上横板外端向上弯折，向上弯折部通过螺栓与长分隔板1
‑
3下方的控制箱1
‑
2侧壁固定。
68.压板5一端用螺丝连接控制箱1上顶面，一端螺丝连接控制箱1正底面，用来压住电池6，防止电池6在使用过程中发生位置移动导致短路或压坏其他部件。
69.所述长分隔板1
‑
3的长度为250mm，两侧设置有螺丝孔；短分隔板1
‑
5的长度为25mm。模块较多，各个模块走线多数都需要经过电路板3，电路板3的接线端子是正对分隔板1
‑
5的，电路板3朝上放置，接完线测试完之后，将控制板2翻过来将电路板3朝下放置，采用短分隔板1
‑
5，电路板2翻转过程中避免压到内部的接电线导致短路，防止压倒接电线，同时方便在关闭控制面板2的同时调整接电线位置。
70.所述485分线器8安装在导轨9上，导轨9通过螺丝设置在控制箱1
‑
2的底板上。
71.所述485分线器8采用辰川fm02
‑
05d分线器，导轨9采用c45国标导轨。
72.所述太阳能控制板4、降压模块14、dtu设备7均通过通孔和紧固件与控制箱1
‑
2后壁固定。
73.所述控制面板2上设置有用于设置参数及控制开关井的按键。
74.所述控制面板2上设置有向下延伸的连接柱，连接柱下端设置有螺纹孔，电路板3上相应于螺纹孔设置有通孔，螺栓穿过通孔旋入螺纹孔。
75.所述连接柱、螺纹孔和螺栓的组合为四组，设置在电路板3四角。
76.所述箱体盖1
‑
1内表面周边粘贴有硅胶发泡板，箱体盖1
‑
1上端面周边粘贴有硅胶发泡条，箱体盖1
‑
1一侧与控制箱1
‑
2一侧通过合页连接，箱体盖1
‑
1另一侧与控制箱1
‑
2另一侧通过压紧锁(可采用重型可调搭扣)连接。控制箱1做密封处理，防止雨水进入箱体内部导致短路。
77.在箱体盖1
‑
1平面上粘贴硅胶发泡板，箱盖1
‑
1合盖后，依靠箱盖1
‑
1和1
‑
2端面挤
压硅胶发泡板进行密封，防止雨雪天气有水或其他恶劣天气时有风沙进入箱体内，箱盖1
‑
1和箱体1
‑
2，接触面贴密封条，防止雨水进入箱体内部。
78.所述气管接头12内端穿过控制箱1
‑
2侧壁上的通孔并具有外螺纹，该外螺纹上旋有螺母，螺母内端与控制箱1
‑
2内壁相抵；电动阀10螺纹旋入气管接头12上固定，电动阀10为三通电动阀(图6、7中的三通电动阀中部的横向端口与与气动薄膜阀e2hpmv
‑
1连接)。
79.图6、7中气管接头12同时接横向的两个管，两个管左边接井底的套压出气口，井底有压力会给一定动力，右边直接通大气，用于卸压用。气管接头12同时还与三通电动阀10连接，气管接头12起到一个转接的作用，三通电动阀10可以直接通过变径接头连接气管通向对应的接口，考虑固定和美观的问题，设计气管接头12，气管接头12底部的横向的两个端口是不相通的，左边端口底部上方有一个3mm的竖向孔直接通向电动阀下端口，右边端口(该端口通向大气)底部上方有一个3mm竖向孔与气管接头上端横向孔相通，电动阀上端口连接气管接头上端横向孔。如图6当接正电时电动阀竖向方向连通，井下气体在套压作用下经过气管接头左侧3mm竖向孔及电动阀竖向孔流向气管，然后在经过气管接头右侧3mm竖向孔流向大气。如图7当接负电时电磁阀中部横向端口连通电动阀底部端口，套压经过此路径流向气动薄膜阀。
80.通过电路板3来控制井底输出的油压(套压)流向，三通电动阀一端连通大气，一端连通其他控制设备(气动薄膜阀)。当电路板3给电动阀10负电，气流就流向其他气动控制设备(气动薄膜阀)，当给电动阀10正电，气流将会被排入大气。
81.所述电路板3包括显示部分、eeprom、矩阵键盘、单片机、485串口部分、ad转换部分(ad转换部分为预留部分，以备用。正常使用时，检测信号通过485模块接收，比如油压、套压、回压，温度等信息)、开关量输入部分(开关量输入部分为预留部分，正常使用时，检测信号通过485模块接收，比如油压、套压、回压，温度等信息)、电磁阀驱动部分、太阳能充电管理部分和接线端子，单片机的显示信号传输端口与显示部分相连，单片机的存储信号传输端口与eeprom相连，单片机的键盘信号传输端口与矩阵键盘相连，单片机的信息传输端口与485串口部分相连，单片机的开关量接收端口与开关量输入部分相连，单片机的驱动信号输出端口与电磁阀驱动部分相连，单片机的检测信号输入端口通过ad转换部分与太阳能充电管理部分的信号输出端口相连，接线端子分别与电池、电磁阀驱动部分的输出端口、ad转换部分的输入端口、开关量输入部分的输入端口、485串口部分的的输入端口、太阳能充电管理部分的太阳板输入端口相连。
82.所述单片机读取eeprom中的参数后设置通讯参数，之后进入循环监控状态；
83.监听上位机是否通过串口发送读取指令；若是，按照发送的标准modbus指令返回数据，控制电磁阀开关，切断电源；若否，切断电源；
84.键盘是否有输入；无输入，切断电源；有输入，根据指令执行控制动作，切断电源；
85.在显示部分上显示生产数据，切断电源；
86.采集电池及太阳能板工作电压，切断电源；
87.通过485串口部分采集油压、套压、回压三路压力数据，切断电源。
88.所述设置通讯参数
[0089][0090][0091]
进入循环监控状态
[0092]
设置寄存器口位
[0093]
嵌套式if else条件语句
[0094][0095]
上述编程语言的文字叙述如下：
[0096]
设置通讯参数
[0097]
开机液晶屏显示“open 006：00：00”[0098]
关机液晶屏显示“close 006：00：00”[0099]
定义地址、电压，液压，模式，压力
[0100]
进入循环监控状态
[0101]
如果t05的值为0；按默认状态执行
[0102]
如果因使用环境不同，井口材质。厚度等发生变化，则通过循环自行生成磁场强度值。
[0103]
设置寄存器口位
[0104]
这里是给单片机的io口选择工作方式，一般有高阻输入，准双向io口，开漏，推挽输出，这几种，增强型的可以给寄存器赋值来设置工作模式。0x00是准双向io口使用的。
[0105]
if－else嵌套语句
[0106]
如果t0up值为0，计时，如果时长大于等于检查时间，计时归零，checkpos值为0。若checkpos值小于等于2，传感器发送起始地址以及checkpos，若checkpos大于2，则归零。
[0107]
如果开始标志为0，计时器大于0，累减。若setstate以及viewstate同时为0，则输入(1，timer)，否则，计时器停止计时，开始标志停止，如果信号为0，out为开状态，out2为关
状态。
[0108]
所述显示部分采用lcd1601芯片u1，u1的1脚分别与gnd、电容c1一端相连，c1另一端分别与 5v、u1的2脚相连，u1的3脚接变阻器r3的调节端，r3一端接地，r3另一端通过热敏电阻rt1接 5v，u1的4～16脚分别与p4.3、p5.4、p4.4、p2.0、p2.1、p2.2、p2.3、p2.4、p2.5、p2.6、p2.7、 5v、gnd对应相连。
[0109]
所述eeprom采用at24c08芯片u3，u3的1～4脚接gnd并通过电容c2分别与 5v、u3的8脚、电阻r12一端、电阻r13一端相连，r12另一端分别与u3的6脚、p1.4相连，r13另一端分别与u3的5脚、p1.5相连，u3的7脚接gnd。
[0110]
所述矩阵键盘包括2.54弯排针矩阵按键j1，j1的1～8脚分别与p0.0～p0.7对应相连，p0.4～p0.7分别与排阻rp1的5～8脚对应相连，rp1的1～4接 5v，p0.0～p0.3分别与排阻rp2的5～8脚对应相连，rp2的1～4接 5v。
[0111]
所述单片机采用stc15w408s芯片u2，u2的1～5脚分别与p0.5～p0.7、p1.0、p1.1对应相连，u2的7～11脚分别与p1.2～p1.5、p1.6 rxd对应相连，u2的12～14、16、18～22脚分别与p1.7 txd、p5.4、 5v、gnd、rxd、txd、p3.2、p3.3、p3.4对应相连，u2的23～33脚分别与p3.5、p3.6 rxd2、p3.7 txd2、p4.1～p4.4、p2.0～p2.3对应相连，u2的34～37、40～44脚分别与p2.4～p2.7、p0.0～p0.4对应相连；
[0112]
接插件j4的1～4脚分别与 5v、rxd、txd、gnd对应相连， 5v分别与电容c24一端、电容c17正极、电容c16正极相连，c24另一端分别与c17负极、c16负极相连。
[0113]
所述485串口部分包括sp485een芯片u10、u11，u10的1脚接p3.6 rxd2，u10的2脚分别与s8550三极管q15的3脚、u10的3脚、电阻r39一端相连，r39另一端接gnd，q15的2脚接 5v，q15的1脚通过电阻r38分别与p3.7 rxd2、u10的4脚相连；u10的5脚分别与gnd、电阻r41一端相连，r41另一端分别与u10的7脚、485b1相连，u10的6脚分别与485a1、电阻r40一端相连，r40另一端分别与 5v、u10的8脚相连；
[0114]
u11的1脚接p1.6 rxd2，u11的2脚分别与s8550三极管q17的3脚、u11的3脚、电阻r35一端相连，r35另一端接gnd，q17的2脚接 5v，q17的1脚通过电阻r34分别与p1.7 rxd2、u11的4脚相连；u11的5脚分别与gnd、电阻r37一端相连，r37另一端分别与u11的7脚、485b2相连，u11的6脚分别与485a2、电阻r36一端相连，r36另一端分别与 5v、u11的8脚相连。
[0115]
所述ad转换部分包括ads1115芯片u4和tlc08321d芯片u8，u4的1、3脚接gnd，u4的4脚通过电阻r47接ain0，u4的5脚通过电阻r46接ain1，u4的6脚通过电阻r48接ain2，u4的7脚分别与gnd、电容c27一端相连，c27另一端分别与u4的8脚、 5v、电阻r42一端、电阻r45一端相连，r42另一端接u4的10脚，r45另一端接u4的9脚；
[0116]
u8的1～7脚分别与p1.0、ch0、ch1、gnd、p1.3、p1.2、p1.1对应相连，u8的8脚分别与 5v、电容c26一端、电容c13一端相连，c26另一端分别与c13另一端、gnd相连。
[0117]
所述开关量输入部分采用pc817芯片u12，u12的1脚通过电阻r43接 5v，u12的2脚接k1，u12的3脚接gnd，u12的4脚分别与电阻r44一端、p3.2相连，r44另一端接 5v。
[0118]
所述电磁阀驱动部分包括电阻r32和电阻r30，r32一端接p4.1，r32另一端接s8050三极管q9的1脚，q9的2脚接gnd，q9的3脚通过电阻r55分别与电阻r33一端、ntd2955管q10的1脚相连，r33另一端分别与vcc、q10的3脚相连，q10的2脚分别与a close、电容c19一端相连，c19另一端接gnd；
[0119]
r30一端接p4.2，r30另一端接s8050三极管q7的1脚，q7的2脚接gnd，q7的3脚通过电阻r56分别与电阻r31一端、ntd2955管q8的1脚相连，r31另一端分别与vcc、q8的3脚相连，q8的2脚分别与a open、电容c18一端相连，c18另一端接gnd。
[0120]
所述太阳能充电管理部分包括v ，v 分别与电容c11正极、电容c12一端相连，c11负极分别与gnd、c12另一端相连；
[0121]
sst3904三极管q3的2脚分别与gnd、电阻r24一端相连，r24另一端分别与q3的1脚、电阻r23一端相连，r23另一端接lm2904芯片u7的7脚，u7的4脚接gnd，u7的8脚接v ，u7的5脚分别与u7的2脚、u7的1脚相连，u7的3脚分别与电阻r20一端、电阻r19a一端相连，r20另一端接gnd，r19a另一端分别与电阻r19b一端、热敏电阻rt19一端相连，r19b另一端分别与v 、rt19另一端相连；
[0122]
u7的6脚分别与电阻r22一端、电阻r21一端、电容c14一端相连，r22另一端接gnd，r21另一端分别与c14另一端、保险丝f2一端、si2337ds芯片q4的3脚相连，f2另一端接bat ，q4的1脚分别与电阻r16一端、q3的3脚相连，r16另一端分别与q4的2脚、二极管d5阴极相连，d5阳极分别与二极管d8阳极、电阻r14一端、solar 相连，d8阴极分别与电容c10一端、s
‑
812c50amc芯片u5的2脚、u5的5脚相连，c10另一端分别与gnd、u5的1脚相连，u5的3脚接v ；
[0123]
r14另一端分别与电阻r15一端、lm2904芯片u6的5脚相连，r15另一端接gnd，u6的6脚通过电阻r18分别与u6的7脚、ch1相连，u6的8脚接 5v，u6的4脚接gnd；
[0124]
s
‑
812c50amc芯片u9的5脚分别与u9的2脚、电容c15正极、二极管d7阴极相连，u9的3脚接 5v，c15负极分别与u9的1脚、gnd相连，d7阳极分别与二极管d6阴极、电阻r26一端、保险丝f3一端相连，d6阳极接gnd，f3另一端分别与vcc、nc一端相连，nc另一端接gnd；
[0125]
r26另一端分别与电阻r27一端、u6的3脚相连，r27另一端接gnd，u6的2脚通过电阻r25分别与u6的1脚、ch0相连， 5v通过电容c25接gnd。
[0126]
所述接线端子采用mkdsn1.5端子排j3和7脚接插件j2，j3的1脚接gnd，j3的2脚通过保险丝f1分别与m2012sa2w30开关s1的2脚、bat 相连，s1的3脚接vcc；j3的3～17脚分别与a open、gnd、a close、ain0、ain1、ain2、 5v、gnd、k1、gnd、485a1、485b1、485a2、485b2、aux对应相连，j3的18脚接bss84p管q6的3脚，q6的2脚分别与vcc、电阻r29一端相连，r29另一端分别与q6的1脚、s8050管q5的3脚相连，q5的1脚通过电阻r28接p3.5，q5的2脚接gnd；j2的1、2、6、7脚分别与solar 、gnd、gnd、aux对应相连。
[0127]
所述dtu设备7采用宏电h7720 4g全网通无线传输终端单元。
[0128]
控制仪为到位传感器的电路板104提供电源并采集信号。信号线采用485信号线，可扩展多口井，实现一井作业多井收益效果。
[0129]
所述壳体102的开口端内壁向中部凸起形成环状凸缘，端盖101与壳体102的对接端相应于环状凸缘设置环状有凹槽，环状凹槽内端的端盖101部分向壳体102延伸并位于环状凸缘内侧，该延伸部的端面与环状凸缘下端面相对应，环状凹槽内设置有密封圈106。
[0130]
设置密封圈106，防止油水进入内腔污染电路板104导致短路。
[0131]
所述密封圈106采用o型密封圈。
[0132]
所述壳体102与端盖101的对接部对应设置有多个沿周向布置的连接耳，紧固件通过连接耳连接壳体102与端盖101。
[0133]
所述穿线孔处设置有插头108，电路板104信号线与电源线111穿过插头108与控制
09 02 00 00，有柱塞通过时返回的数据指令为01 09 02 00 01；当返回值与实际情况相同时，到位传感器测试完成。
[0149]
到位传感器工作时先读取eprom(集成在芯片内)中的参数，设置通讯参数如下：
[0150]
设置步骤：
[0151]
到位传感器阀值修改说明：
[0152]
例:修改阈值为65％。(假设地址为0x10)
[0153]
发送:0x10 0x05 0x00 0x00 0x65 0x0d 0x24 0x1e
[0154]
例:修改阈值为9％。(假设地址为0x10)
[0155]
发送:0x10 0x05 0x00 0x00 0x09 0x0d 0x09 0x1e
[0156]
例:修改阈值为123％。(假设地址为0x10)
[0157]
发送:0x10 0x05 0x00 0x01 0x23 0x0d 0x47 0xbe
[0158]
0x10地址码
[0159]
0x05功能码，固定为0x05
[0160]
0x00固定值
[0161]
0x01和下面的0x23共同构成百分比值的表示形式
[0162]
0x23和上面的0x01共同构成百分比值的表示形式
[0163]
0x0d固定值
[0164]
0x47异或结果
[0165]
0xbe异或结果
[0166]
注意，百分比值最大为255％，表示方式是0x02 0x55
[0167]
第一次烧写完这个程序的板，需要通过发送命令给它设置一个百分比值。如不设置，默认认的百分比值可能是255％。
[0168]
设备加电后30秒读取磁场传感器作为环境磁场强度背景值，进入循环(由于使用环境不同，井口材质、厚度等不同，所以磁场强度不同，所以不能设置固定值。通过比对后，若磁场强度超过百分之十，则发出信息给上位机，自行生成磁场强度背景值)；检测按键是否有输入；有输入，按下按键5秒钟，恢复出厂设置，设备地址和通讯参数初始化，切断电源；无输入，切断电源；
[0169]
采集磁场强度信号值，比较实时磁场强度信号值与背景值，幅度是否大于门限值；若是，发送数据给上位机，切断电源；若否，切断电源；
[0170]
监听上位机是否发出指令；未收到指令，切断电源；收到指令，发送指令，切断电源。
[0171]
到位传感器运用延时函数，单片机按指定时间间隔取得i0口状态值；
[0172]
[0173][0174]
循环函数
[0175]
死循环使用while(1)，
[0176][0177]
上述编程语言的文字叙述如下：
[0178]
延时函数
[0179]
定义一个延时10ms的延时函数，如果到位传感器显示到位，指示灯亮，延时200ms，单片机每隔200ms的间隔来取得io口状态值。
[0180]
循环函数
[0181]
机器需要复位时，停止喂看门狗，进入while(1)死循环，开始喂狗，计时。
[0182]
将要传送的信息m(x)表示为一个多项式l，用l除以一个预先确定的多项式g(x)，得到的余式为循环冗余校验码；检测出奇数位错，双比特的错，小于、等于校验位长度的突发错；
[0183]
循环冗余校验码由信息码n位和校验码k位构成，k位校验位拼接在n位数据位后面，n k为循环冗余校验码的字长，为这个校验码(n k,n)码；
[0184]
n位信息位表示成为一个报文h多项式hm(x)，最高幂次是xn
‑
1；生成多项式g(x)是一个k 1位的二进制数，最高幂次是xk；将m(x)乘以xk，即左移k位后，除以g(x)，得到的k位余数就是校验位；除法运算是模2除法，即当部分余数首位是1时商取1，反之商取0；然后每一位的减法运算是按位减，不产生借位；
[0185][0186][0187]
上述编程语言的文字叙述如下
[0188]
crc校验
[0189]
输入地址与指令，输入校验位的低8位与高8位，根据模二除法，输出结果1或0
[0190]
所述壳体102底部设置有压板103，压板103两端梯形的中部设置的通孔用来连接102和103，防喷管109管壁外卡一个喉箍，将压板103上的凹槽卡在喉箍上，拧紧103与102的连接螺丝，即可将到位传感器连接在防喷管109上。
[0191]
压板103为竖条状，压板103与壳体102相接侧中部设置有凹槽，压板103的上下端为对称的等腰梯形(美观，无尖角伸出，避免安装时导致操作人员受伤)，等腰梯形的内侧边为长底边，梯形的中部设置有通孔。
[0192]
所述压板103为两个，设置在壳体102底部两侧。
[0193]
所述电路板104通过螺丝5安装在壳体102内部。
[0194]
所述到位传感器设置在防喷管109外壁上，防喷管109内设置有柱塞100。
[0195]
当防喷管109内部的柱塞100到达位置时，到位传感器接收到信号，将信号通过485信号线111传输到控制仪，控制仪将数据发送至智能气井生产决策平台。
[0196]
依靠柱塞与气井的内壁(17为油管、18为套管)之间的密封效果将井底水气分离，柱塞的下端不断有气体产生压力，在柱塞的密封效果下压力将柱塞和柱塞上端的积液一起推到井口，井底积液经过排水口排出。同时套管压力(套管压力来自于油管17和套管18中间的的环空中，此处的压力从右侧输出，右侧的输出口正常需要接压力传感器，然后再接气管到控制仪的电动阀10处)也会经过控制仪经减压后被放空(通过电磁阀10放空)。压力放空后柱塞会根据自身自重回落至井底，重复以上动作。此过程中通过到位传感器检测柱塞运行状态。
[0197]
所述柱塞100包括柱塞轴110
‑
2，柱塞轴110
‑
2外壁设置有弹片110
‑
5，弹片110
‑
5内壁与柱塞轴110
‑
2外壁之间设置有弹簧110
‑
4，弹簧110
‑
4内端与柱塞轴110
‑
2外壁相抵，弹
簧110
‑
4外端与弹片110
‑
5内壁相抵。
[0198]
所述柱塞轴110
‑
2上端设置有开口销插孔110
‑
12。开口销插孔110
‑
12用于插开口销，防止螺纹松动脱落。在油井气井套管内使用，物品脱落需要专门的工具打捞，浪费人力物力，打通孔安装销，防止因长时间在井下运行，螺丝松动脱落。
[0199]
本发明柱塞依靠弹簧110
‑
4将弹片110
‑
5推至直径最大状态，柱塞100在井下套管中进行上下运动，单程3000米左右，此过程中柱塞需要时刻贴紧套管壁达到密封效果，将井底积液排出井口。考虑井下情况复杂，套管不同位置圆度差异，采用弹块结构可以根据不同位置不同尺寸，用弹簧自动调整弹块外径。同时可避免了柱塞外径稍大与套管产生过盈配合而卡住。
[0200]
所述弹簧110
‑
4内端设置在柱塞轴110
‑
2外壁上的圆形槽内，弹簧110
‑
4外端设置在弹片110
‑
5内壁的圆形槽内。
[0201]
柱塞轴110
‑
2与弹片110
‑
5接触面的圆形槽处安装对应的弹簧110
‑
4使弹片时刻处于预紧状态。
[0202]
所述弹片110
‑
5的上端中部设置有向上的上凸起，弹片110
‑
5的下端中部设置有向下的下凸起，柱塞轴110
‑
2上相应于凸起设置有安装槽。
[0203]
所述安装槽伸设置在柱塞轴110
‑
2上的外凸环形凸缘的外壁上。
[0204]
所述凸起为半圆状凸起110
‑
7，安装槽为半圆状槽110
‑
8。弹片110
‑
5上下两端分别有半圆凸起，安装时对应在柱塞轴110
‑
2的半圆凹槽处，起到定位作用防止转动。
[0205]
所述弹片110
‑
5沿竖向布置多组，每组包括多个沿周向布置的弹片110
‑
5，柱塞轴110
‑
2上端螺纹连接顶部帽110
‑
6，柱塞轴110
‑
2下端螺纹连接底部帽110
‑
1，顶部帽110
‑
6下端内壁与最上部弹片组上端外壁相抵，底部帽110
‑
1上端内壁与最下部弹片组下端外壁相抵；
[0206]
相邻弹片组之间设置有多个沿周向布置的卡环110
‑
3，卡环110
‑
3内壁分别与与上弹片组下端外壁、下弹片组上端外壁相抵，卡环110
‑
3与柱塞轴110
‑
2连接固定。
[0207]
弹片110
‑
2安装分为上下两组一组3个，两端分别依靠底部帽110
‑
1和顶部帽110
‑
6旋入柱塞轴110
‑
2两端螺纹处进行限位。中间焊接两片卡环110
‑
3进行限位。
[0208]
所述弹片110
‑
5沿竖向布置两组，每组包括三个沿周向布置的弹片110
‑
5。
[0209]
所述卡环110
‑
3与柱塞轴110
‑
2焊接。
[0210]
所述弹片110
‑
5为弧形竖板状，弹片110
‑
5竖向中部一侧向外延伸形成插板110
‑
9，弹片110
‑
5竖向中部另一侧具有插槽110
‑
10，插槽下端向外扩展的长度大于插槽上端向外扩展的长度，插板下端的长度大于插板上端的长度。三个弹片110
‑
5配合时就像迷宫一样，能更好的锁住井底积液，防止在从井底将积液往上举升时流失太多水分。
[0211]
所述弹片110
‑
5的圆心角为120度。组装时，3个弹片配合正好形成一个圆环，包裹在柱塞轴110
‑
2外面。
[0212]
所述弹片110
‑
5竖向中部内壁设置有截面为匚形的槽110
‑
11，柱塞轴110
‑
2上相应于匚形的槽设置有弧形凸缘。
[0213]
所述顶部帽110
‑
6包括竖向上圆柱状体，上圆柱上端外壁向外扩展形成凸缘，上圆柱下端与正圆台体上端相连，圆台上端面与上圆柱下端面重合，台体下端与下圆柱状体上端相连，台体下端面与下圆柱上端面重合，下圆柱底面中部设置有倒t形孔，倒t形孔上部内
壁具螺纹，倒t形孔下部与柱塞轴110
‑
2最上端的设置安装槽的外凸环形凸缘相对应，倒t形孔下端内壁向中部凸起形成环形凸缘。顶部帽110
‑
6的形状，手握方便，同时有疏导作用，气井套管壁经常会有油污以及结蜡情况，上下设计成锥形可以起到导向及疏通作用，防止柱塞卡住。
[0214]
所述底部帽110
‑
1包括下部倒圆台体，倒圆台体上端与圆柱体下端相连，圆柱体下端面与倒圆台体上端面重合，圆柱体上端面中部设置有t形孔，t形孔下部内壁具螺纹，t形孔上部与柱塞轴110
‑
2最下端的设置安装槽的外凸环形凸缘相对应，t形孔上端内壁向中部凸起形成环形凸缘。
[0215]
本发明适用于石油、岩气、录测井、地质等行业。
[0216]
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。