油井防喷器监测、数据保存与报警系统

论文摘要

如今,油田的安全生产越来越受到各方的重视。因为,井喷事故一旦发生,不单单造成巨大的财产损失,还会造成环境污染甚至人员的伤亡。但是目前国内的油井生产还仅仅是依靠工作人员依据现场情况、根据经验判断是否会发生井喷。这样的做法即无法保证每次都能有效的预防井喷,同时在井喷事故后也没有数据依托去找寻事故的原因。因此油田生产的自动化监控、报警系统必须尽快开发出来并且大范围推广,本论文就是基于这个目的提出了油井防喷器的数据监测、保存与报警系统的开发。论文主要论述对油井防喷器压力、温度、形变数据采集系统的设计与实现。它的主要功能是完成数据采集、处理,将数据传送到LED屏上显示,与上位机通信并在井喷前发出报警信息。硬件部分的设计是把系统分为数据采集、存储、显示和通信等几个主要模块。由于系统应用环境的特殊性,还需要考虑油田现场的强电流干扰、粉尘、震动、气温变化等具体问题。软件部分的设计重点是数据的加密处理,采用DES加密算法,增强了系统数据的保密性。本文首先简要介绍了系统的总体设计方案,在对方案进行细化的过程中,对各功能模块的关键技术和设计作了具体的描述。本文对软件的设计思想进行了详细的分析,给出了程序流程图。通过对硬件和软件的调试,分析了设计存在的问题,提出了一些改进方法,并总结了一些设计经验以及对本系统未来发展方向的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文的选题依据和研究意义
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 系统的功能要求
• 1.3.1 总体功能要求
• 1.3.2 针对防喷器不同工作状态的功能要求
• 1.4 系统的主要技术指标
• 1.4.1 数据采集部分指标要求
• 1.4.2 工作环境对系统的指标要求
• 第二章 系统总体设计方案
• 2.1 系统总体结构
• 2.2 主控芯片的选择
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 主控单元
• 3.1.1 模数转换模块（ATD）
• 3.1.2 寄存器模块
• 3.1.3 端口系统
• 3.2 数据采集模块设计
• 3.2.1 数据采集系统的定义
• 3.2.2 传感器的选型与电路部分设计
• 3.3 复位电路设计
• 3.4 电源模块设计
• 3.4.1 系统主电源模块设计
• 3.4.2 传感器电源管理模块
• 3.5 串口通信模块
• 3.5.1 串行通信概述
• 3.5.2 RS485 接口电路设计
• 3.6 时钟模块
• 3.7 存储模块
• 3.8 显示模块
• 3.8.1 LED 显示屏工作原理
• 3.8.2 LED 显示屏的时序关系
• 3.9 报警模块
• 第四章 机械安装设计
• 4.1 防喷器壳体形变的测量
• 4.2 各部分尺寸要求及设计
• 4.3 供电部分设计
• 4.3.1 主电源设计
• 4.3.2 备用电源设计
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件设计流程
• 5.1.1 系统总体程序流程
• 5.1.2 各模块初始化程序设计
• 5.1.3 自检模块
• 5.1.4 温度转换模块
• 5.1.5 数据采集模块
• 5.1.6 数据存储模块
• 5.1.7 通信模块
• 5.1.8 显示与报警模块
• 5.2 数据加密算法研究
• 5.2.1 信息安全加密算法简介
• 5.2.2 DES 算法的设计与实现
• 5.3 软件开发环境
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 教研室内部测试试验
• 6.1.1 数据采集部分调试
• 6.1.2 显示部分调试
• 6.2 广汉检测中心车间现场测试试验
• 6.2.1 系统与上位机间的通信测试
• 6.2.2 报警部分测试
• 6.3 系统长时间不间断工作测试
• 第七章 结论与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者攻硕期间取得的研究成果