一种预警式安全启动控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及抽油机技术领域，具体涉及一种预警式安全启动控制装置。

背景技术：

2.抽油机启动前检查是抽油机可靠运行的前提条件，检查内容有刹车是否有效打开，皮带松紧及是否断开，电器设备是否完好无损，周围是否有障碍物等等。这些检查繁琐，且需要人工对每一项进行核实，不仅浪费时间，增加人工成本，而且存在误动作的安全隐患。
3.为此，设计了一种预警式安全启动控制装置。

技术实现要素：

4.本实用新型为了克服上述的不足，提供一种预警式安全启动控制装置。
5.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种预警式安全启动控制装置，包括抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块、电源处理模块和核心处理器模块，电源处理模块与抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块和核心处理器模块电连接，抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块均与核心处理器模块电连接。
7.电源处理模块采用交流变直流的隔离电源，电压输入范围高达500vac，能适应不同电压等级的抽油机拖动装置，满载效率高达86％，稳压24v输出，工作温度为-40℃～70℃，具有过热保护、短路保护的功能，使系统稳定运行，防止浪涌影响，保证系统硬件电路安全、可靠、高效的运行。
8.优选的，所述抽油机电参数采集模块包括电能计量芯片、三路电流采集电路和三路电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路均电能计量芯片电连接，电能计量芯片的型号为att7022eu，电能计量芯片的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接，电压电流输入采用电压互感方式进行采样，将电能计量芯片与电网进行隔离，从而获得了良好的抗干扰性能，检测参数包括三相电流、三相电压、有功功率、功率因数等参数采集，采集频率高达30hz，芯片适用于三相三线和三相四线，满足不同电气接线方式。根据三相电流的变化可以有效判断皮带松、皮带断、电气设备是否运行正常等工况。
9.优选的，所述数字量输出报警模块包括三个以三极管为主的开关电路，三个开关电路的输入端均与核心处理器模块中的cpu的信号输出端电连接，实现抽油机井场的报警包括声音报警、灯光警示、事故发生前及时断电。
10.优选的，所述4g通讯模块是以4g-dtu为主的通讯电路，4g-dtu的通讯输入输出端与核心处理器模块中的cpu的通讯输入输出端电连接，融合了mqtt传输协议，从而将报警信息及实时采样的数据安全有效的上传至石油云平台，便于油田分析与管理。
11.优选的，所述抽油机振动检测模块是以振动传感器为主的信号采集电路，信号采
集电路的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接，检测抽油机电机振动，减速机振动，振动传感器进行振动检测，核心处理器模块中的cpu采集到信号以后，根据振动状况判断机械连接是否正常。
12.优选的，所述核心处理器模块中的cpu的型号为stm32f407，核心处理器是基于stm32f407的嵌入式处理器，采用arm cortex-m4内核的cpu，它的主频最高可达168mhz，同时它带有一个fpu(浮点运算单元)。在它的上面有jtag&sw、etm、mpu、nvic四个部件内核有三个端口，分别是d-bus、i-bus、s-bus，这是内核对其他部件进行通讯的总线。三条总线顾名思义就是数据总线、指令总线和系统总线。这三根总线连接到其后一个梯形，这是stm32f4的32位ahb总线矩阵，ahb——先进高性能总线。强大的cpu内核保证整个系统快速响应，可靠运行，丰富的内存确保大数据得到及时有效的分析处理。
13.本实用新型的有益效果是：该预警式安全启动控制装置中，设计数字量输出报警模块，能够在抽油机启动前进行声音预警，防止井场周围有人或者家畜的出现，避免造成人员伤害及财产损失；设计抽油机振动检测模块，对抽油机机械装置进行启动检查，并给出警报；设计抽油机电参数采集模块，对抽油机启动电流及功率进行监测，防止皮带松或皮带断，还可以对启动电流过大，启动时间长的特点判断电器设备是否完好无损，及时断电并报警。
附图说明
14.本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
15.图1是本实用新型的电气原理图；
16.图2是本实用新型的核心处理器模块的电路原理图；
17.图3是本实用新型的电源处理模块的电路原理图；
18.图4是本实用新型的抽油机电参数采集模块中电压采集电路的电路原理图；
19.图5是本实用新型的抽油机电参数采集模块中电流采集电路的电路原理图；
20.图6是本实用新型的的抽油机电参数采集模块中信号采集电路的电路原理图；
21.图7是本实用新型的数字量输出报警模块的电路原理图；
22.图8是本实用新型的4g通讯模块的电路原理图。
具体实施方式
23.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
24.如图1所示，一种预警式安全启动控制装置，包括抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块、电源处理模块和核心处理器模块，电源处理模块与抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块和核心处理器模块电连接，抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块均与核心处理器模块电连接。
25.如图2所示，核心处理器模块中的cpu的型号为stm32f407，核心处理器是基于stm32f407的嵌入式处理器，采用arm cortex-m4内核的cpu，它的主频最高可达168mhz，同时它带有一个fpu(浮点运算单元)。在它的上面有jtag&sw、etm、mpu、nvic四个部件内核有
三个端口，分别是d-bus、i-bus、s-bus，这是内核对其他部件进行通讯的总线。三条总线顾名思义就是数据总线、指令总线和系统总线。这三根总线连接到其后一个梯形，这是stm32f4的32位ahb总线矩阵，ahb——先进高性能总线。强大的cpu内核保证整个系统快速响应，可靠运行，丰富的内存确保大数据得到及时有效的分析处理。
26.如图3所示，电源处理模块采用交流变直流的隔离电源，采用ap24n20-hv作为隔离电源芯片，电压输入范围高达500vac，能适应不同电压等级的抽油机拖动装置，满载效率高达86％，稳压24v输出，工作温度为-40℃～70℃，具有过热保护、短路保护的功能，使系统稳定运行，防止浪涌影响，保证系统硬件电路安全、可靠、高效的运行。
27.如图4-6所示，抽油机电参数采集模块包括电能计量芯片、三路电流采集电路和三路电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路均电能计量芯片电连接，电能计量芯片的型号为att7022eu，电能计量芯片的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接，电压电流输入采用电压互感方式进行采样，将电能计量芯片与电网进行隔离，从而获得了良好的抗干扰性能，检测参数包括三相电流、三相电压、有功功率、功率因数等参数采集，采集频率高达30hz，芯片适用于三相三线和三相四线，满足不同电气接线方式。根据三相电流的变化可以有效判断皮带松、皮带断、电气设备是否运行正常等工况。
28.如图7所示，数字量输出报警模块包括三个以三极管为主的开关电路，三个开关电路的输入端均与核心处理器模块中的cpu的信号输出端电连接，实现抽油机井场的报警包括声音报警、灯光警示、事故发生前及时断电。
29.如图8所示，4g通讯模块是以4g-dtu为主的通讯电路，4g-dtu的通讯输入输出端与核心处理器模块中的cpu的通讯输入输出端电连接，融合了mqtt传输协议，从而将报警信息及实时采样的数据安全有效的上传至石油云平台，便于油田分析与管理。
30.具体的，所述抽油机振动检测模块是以振动传感器为主的信号采集电路，信号采集电路的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接，检测抽油机电机振动，减速机振动，振动传感器进行振动检测，核心处理器模块中的cpu采集到信号以后，根据振动状况判断机械连接是否正常。
31.上述依据本实用新型为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

1.一种预警式安全启动控制装置，其特征在于：包括抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块、电源处理模块和核心处理器模块，电源处理模块与抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块和核心处理器模块电连接，抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4g通讯模块、抽油机振动检测模块均与核心处理器模块电连接。2.根据权利要求1所述的预警式安全启动控制装置，其特征在于：所述抽油机电参数采集模块包括电能计量芯片、三路电流采集电路和三路电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路均电能计量芯片电连接，电能计量芯片的型号为att7022eu，电能计量芯片的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接。3.根据权利要求1所述的预警式安全启动控制装置，其特征在于：所述数字量输出报警模块包括三个以三极管为主的开关电路，三个开关电路的输入端均与核心处理器模块中的cpu的信号输出端电连接。4.根据权利要求1所述的预警式安全启动控制装置，其特征在于：所述4g通讯模块是以4g-dtu为主的通讯电路，4g-dtu的通讯输入输出端与核心处理器模块中的cpu的通讯输入输出端电连接。5.根据权利要求1所述的预警式安全启动控制装置，其特征在于：所述抽油机振动检测模块是以振动传感器为主的信号采集电路，信号采集电路的信号输出端与核心处理器模块中的cpu的信号输入端电连接。6.根据权利要求1所述的预警式安全启动控制装置，其特征在于：所述核心处理器模块中的cpu的型号为stm32f407。

技术总结

本实用新型公开了一种预警式安全启动控制装置，包括抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4G通讯模块、抽油机振动检测模块、电源处理模块和核心处理器模块，电源处理模块与抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4G通讯模块、抽油机振动检测模块和核心处理器模块电连接，抽油机电参数采集模块、数字量输出报警模块、4G通讯模块、抽油机振动检测模块均与核心处理器模块电连接，该预警式安全启动控制装置中，设计数字量输出报警模块，能够在抽油机启动前进行声音预警；设计抽油机振动检测模块，对抽油机机械装置进行启动检查，并给出警报；设计抽油机电参数采集模块，对抽油机启动电流及功率进行监测。油机启动电流及功率进行监测。油机启动电流及功率进行监测。