基于GPRS 的油田計量采集控制系統的設計

1 系統簡介
隨著無線數據通信系統的發展，GPRS 作為一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數
據網絡之間為用戶提供一種高速無線IP 服務。
基于GPRS 的油田計量采集控制系統是針對采油廠的舊采油計量系統進行的整體升級改造。
新系統的通訊方式改成GPRS，現場終端采集到的數據定時通過GPRS 進入Internet，主機直接連
接Internet，接收由Internet 傳送來數據；主機可根據生產需要制定每口油井的計量周期、計
量頻率，定期下發給終端；終端按照主機發來的命令自動安排計量間內各油井的計量頻率和計量
周期，自動采集油斗數、水量等參數，并將采集到的數據暫存，全部采集完成后定時向Internet
傳輸，由于終端自動安排油井計量順序，避免了因通訊不暢而造成的個別油井數據計量不到的情
況；終端設置自動、手動切換開關，特殊情況下可人工計量；計量完成后，將閥位控制到最適當
開度，倒井電機動作頻率低、幅度小，避免翻斗頻繁翻轉，提高翻斗和倒井電機的使用壽命；主
機能夠將每天采集到的數據存入數據庫；終端采用20*15 漢字液晶顯示器單屏顯示數據，直觀方
便。
本系統由數據采集、GPRS 傳輸和主機三部分組成。數據采集功能是由單片機控制實現的，
即在現場采集數據并進行處理、傳輸、顯示、存儲等操作，采集到的數據經過處理由模擬信號轉
換成數字信號，定時通過GPRS 模塊進入Internet。通過接入Internet 的主機可以接收到現場
終端采集到的數據。主機部分的數據接收管理軟件用組態王開發。
2 采集系統硬件設計
系統主要由供電電源電路、信號采集電路、單片機控制系統、GPRS 模塊、液晶顯示器、主
機組成。該設計的系統原理如圖1 所示。

2.1 水量信號采集電路設計


水量信號采集電路如圖2 所示，該電路可以采集工業現場的電壓信號（1V-5V）和電流
信號（4mA-20mA）。工業現場變送器送來1V-5V 電壓信號，經過分壓電阻送入DG508 芯片。
對于送來的電流信號首先將其轉換成1V-5V 電壓信號。在信號的輸入端用高精度的250 歐姆
的電阻把4mA-20mA 電流信號變成電壓信號，用單片機控制MOS 管的通斷來進行電流信號和
電壓信號的切換。MOS 管的壓降是毫伏級的，對1V-5V 電壓的精度影響只有千分之一左右。
2.2 壓力信號采集電路設計
該電路實際設計可以采集多路脈沖信號，這里只介紹其中的一路電路（如圖3 所示），
其它各路電路與此相似。圖中兩個電阻R37、R38 組成了一個電阻分壓器，是為了設置門電
壓，該門電壓大約為2V；四個二極管D26、D27、D28、D29 是為設置輸入脈沖值的上限，該
上限值大約為2.4V；二極管D7、D8 起到鉗位及保護作用，把輸入脈沖信號鉗位到0-2.4V
之間，不至于因輸入信號過大而對后續電路造成影響；運算放大器LM311 構成了一個比較器；
U8 的4 腳接一個上拉電阻，提高驅動能力，來驅動反相器U19C（74HC14）；U19C 是為了和
計數器82C53 進行電平匹配。