论文摘要
在我国的油田中,普遍存在着油井采油效率低下的问题。为了防止抽油机故障停机、无油空抽、不法分子的蓄意破坏等情况的发生,因此对油井工况进行实时监控显得尤为重要。本文论述了采集用于形成油井示功图的位移和载荷数据的传感器的研制,包括硬件电路和软件的设计,对基于RBF神经网络的油井工况模式识别方法进行了研究,对监控系统主机的部分硬件电路及相应的软件进行了设计,并对整个油井监控系统进行了联调和测试。根据位移-载荷传感器功能和主要技术指标要求,采用高性能静态80C51设计的,带有非易失性Flash的8位微处理器P89C51RC2作为传感器的核心控制器。从而达到节省电路板空间、简化电路结构,提高系统可靠性的目的。对抽油机工作电压、电流进行数据采集,用方均根值法由交流采样值计算三个基本电参数,并通过LCD和键盘进行随时的监测。通过固定在抽油杆上的位移-载荷传感器实时采集油杆的位移数据和载荷数据,再采用微功率无线通信模块通过串口将采集来的位移数据和载荷数据传送至远端的监控系统主机,用两种数据形成示功图曲线。根据示功图在线实时判断油井的工况模式,这是实现有效监控的关键。鉴于目前油井工况模式识别方法的缺陷和局限性以及神经网络的应用背景,设计了用RBF神经网络和DCT相结合的方法实现实时对油井工况模式的识别,解决了单片机存储空间、训练速度和实时识别两方面的问题,提高了主机的控制和处理能力。编制了具有良好人机交互界面的监控系统的主程序,可方便快捷地通过键盘控制和LCD显示完成监控系统的各项功能。本课题完成了位移-载荷传感器的研制、对油井工况进行实时的监控、主体软件的设计以及对整个油井监控系统进行了联调和测试。实现了抽油杆位移和载荷数据的采集和传输,油井工作电参量监测,实时判断油井工况模式,显示油井工作数据的功能。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题来源1.2 课题背景及研究的意义1.3 国内外油井工况识别方法综述1.4 课题研究内容及结构安排1.4.1 系统主要功能1.4.2 本文结构安排第2章 抽油机监控系统的组成及工作原理2.1 抽油机监控系统的组成2.2 位移-载荷传感器的工作原理2.2.1 示工图的形成2.2.2 抽油杆位移数据的采集2.2.3 抽油杆载荷数据的采集2.2.4 位移-载荷数据的无线传输2.3 油井监控系统主机组成以及工作原理2.3.1 油井监控系统主机的组成2.3.2 油井监控系统主机的工作原理2.4 本章小节第3章 硬件电路的设计3.1 位移-载荷传感器的设计3.1.1 微处理器的选择3.1.2 P89C51RC2 的主要性能3.1.3 位移数据采集电路3.1.4 载荷数据采集电路3.1.5 无线发送模块与单片机接口电路设计3.2 ISP接口电路设计3.2.1 ISP介绍3.2.2 ISP接口电路设计3.3 监控系统主机的部分硬件电路设计3.3.1 无线接收模块与MSP430F149 接口电路设计3.3.2 三相交流电压和电流采集单元3.4 本章小节第4章 基于径向基神经网络的油井工况模式识别4.1 径向基神经网络4.1.1 模式可分性的Cover定理4.1.2 插值问题4.1.3 正则化理论4.1.4 RBF神经网络模型4.1.5 RBF神经网络的学习算法4.2 RBF神经网络训练样本的产生4.2.1 示功图的预处理4.2.2 基于DCT的示功图特征提取4.3 REF网络的训练4.4 REF网络在线识别4.5 RBF网络和BP网络在油井工况模式识别中的比较4.6 本章小结第5章 软件设计5.1 系统软件设计要求及设计思想5.1.1 系统软件设计要求5.1.2 系统软件设计思想5.2 系统主程序及主机各模块程序的设计5.2.1 系统主程序设计5.2.2 三相交流电电参数监测子程序的设计5.2.3 串行数据接收子程序5.3 位移载荷传感器软件设计5.3.1 windows集成开发环境μVisi0112 介绍5.3.2 传感器主程序设计5.3.3 位移数据采集子程序设计5.3.4 载荷数据采集子程序设计5.3.5 串行数据发送子程序5.4 本章小结第6章 实验结果及分析6.1 数据采集模块6.1.1 传感器载荷数据采集6.1.2 三相交流电电压电流采集6.2 无线传输模块6.3 用RBF网络进行工况模式识别结论参考文献哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理致谢
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标签：油井监测论文; 神经网络论文; 模式识别论文;
