本發(fā)明涉及分注數(shù)據(jù)采集，尤其是涉及一種基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、國(guó)內(nèi)大多數(shù)主力油田受層間層內(nèi)因素干擾，嚴(yán)重影響水驅(qū)開發(fā)效果，降低油田采收率。而分層注水工藝的發(fā)展改善了以上問題。但存在測(cè)調(diào)周期長(zhǎng)，控制軟件版本多的現(xiàn)象。為解決以上問題，通過可實(shí)現(xiàn)分注井層段注入量、注入壓力等生產(chǎn)參數(shù)的監(jiān)測(cè)的軟件，具備自動(dòng)測(cè)調(diào)、驗(yàn)封、壓力恢復(fù)測(cè)試以及吸水指數(shù)測(cè)試等功能。促進(jìn)對(duì)油藏精準(zhǔn)開發(fā)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。通過無(wú)線射頻技術(shù)對(duì)分注管的數(shù)據(jù)無(wú)線采集是目前數(shù)據(jù)采集的痛點(diǎn)，不能有效的對(duì)不同分注點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，對(duì)于通過線上控制分注的流量不能智能化調(diào)節(jié)控制，同心分注技術(shù)測(cè)調(diào)工作量大、成功率較低，影響了注水效果，限制了分層注水技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

2、因此，有必要提供一種基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及控制方法來解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例，在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電源單元、通信單元、參數(shù)采集單元、流量調(diào)控單元及主控單元，所述電源單元包括非接觸式電源轉(zhuǎn)換模塊、電源管理系統(tǒng)及高能充電電池，所述通信單元包括遠(yuǎn)程雙向通信模塊、天線、電力載波模塊及無(wú)線通信模塊；參數(shù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器及流量傳感器；所述流量調(diào)控單元包括智能配水器、流量控制閥及電機(jī)；所述主控單元包括控制器、通信處理器、無(wú)線通信基站；

3、建立無(wú)線射頻識(shí)別(rfid)標(biāo)簽，所述標(biāo)簽安裝在分注設(shè)備的關(guān)鍵部件上，用于存儲(chǔ)分注設(shè)備的信息；

4、建立無(wú)線射頻讀寫器，用于讀取和寫入所述rfid標(biāo)簽中的信息，并將讀取的信息發(fā)送至主控單元；

5、數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述主控單元處理后的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述主控單元處理后的數(shù)據(jù)。

6、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，無(wú)線射頻分為低頻、高頻及超高頻，所述低頻及所述高頻采用的電磁感應(yīng)方式的的無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，所述超高頻采用的電磁傳播或者電磁反向散射耦合，所述的無(wú)線通信模塊，包括相互通信的zigbee終端節(jié)點(diǎn)和zigbee協(xié)調(diào)器，zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過rs232轉(zhuǎn)ttl模塊與讀寫器連接，zigbee協(xié)調(diào)器通過rs232轉(zhuǎn)ttl模塊與數(shù)據(jù)采集管理模塊連接。

7、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述主控單元包括報(bào)警模塊，用于在檢測(cè)到異常情況時(shí)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。

8、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述rfid智能標(biāo)簽包括數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器、數(shù)據(jù)輸出模塊、電源管理模塊和電源；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括激勵(lì)電路和監(jiān)測(cè)電路，所述激勵(lì)電路提供激勵(lì)電壓，激勵(lì)所述傳感器感知監(jiān)測(cè)對(duì)象狀態(tài)信息，所述監(jiān)測(cè)電路用于拾取所述傳感器感知的信息；所述微處理器與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，定時(shí)向所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送監(jiān)測(cè)命令，同時(shí)接收并處理所述數(shù)據(jù)采集模塊上傳的狀態(tài)信息；所述微處理器與所述數(shù)據(jù)輸出模塊連接，接收所述數(shù)據(jù)輸出模塊傳遞來的數(shù)據(jù)采集命令，并向所述數(shù)據(jù)輸出模塊傳遞采集的狀態(tài)信息；所述電源管理模塊，將電源提供的電能有效分配給rfid智能標(biāo)簽各組成模塊；所述電源為蓄電池、干電池或紐扣電池。

9、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述無(wú)線通信基站包括數(shù)據(jù)采集裝置、射頻通信裝置、服務(wù)器及管理終端。

10、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述參數(shù)采集單元通過5g射頻將數(shù)據(jù)上傳至所述控制單元。

11、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述主控單元包括信息門戶層、功能層、公共服務(wù)軟件層、支撐軟件層、數(shù)據(jù)層及硬件基礎(chǔ)設(shè)施層。

12、作為本發(fā)明所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，所述通信單元包括前置放大器、濾波器及多路模擬開關(guān)。

13、作為本發(fā)明所述控制方法的一種優(yōu)選方案，在參數(shù)采集單元以進(jìn)行數(shù)據(jù)的多模態(tài)采集，得到多模態(tài)數(shù)據(jù)；利用多傳感數(shù)據(jù)融合算法，將所述多模態(tài)數(shù)據(jù)融合為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集；包括如下步驟：

14、建立基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；

15、制作rfid標(biāo)簽；

16、多目標(biāo)識(shí)別和定位框架；

17、建設(shè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；

18、建設(shè)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)；

19、智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由感知層到應(yīng)用層監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)缺失情況，數(shù)據(jù)缺失會(huì)影響數(shù)據(jù)處理結(jié)果，會(huì)造成數(shù)據(jù)均值出現(xiàn)偏差。針對(duì)數(shù)據(jù)缺失本申請(qǐng)采用加權(quán)法、插補(bǔ)法或估計(jì)法來處理出現(xiàn)的數(shù)據(jù)缺失。

20、作為本發(fā)明所述控制方法的一種優(yōu)選方案，所述多傳感融合算法包括數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合及判定級(jí)融合，在實(shí)現(xiàn)多傳感器信息融合時(shí)，有兩種常用的融合處理結(jié)構(gòu)，分別是集中式融合結(jié)構(gòu)和分布式融合結(jié)構(gòu)。

21、本發(fā)明的有益效果：利用無(wú)線射頻技術(shù)，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)通過光纖或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與地面控制器兩級(jí)聯(lián)動(dòng)，地面控制器與井下智能配水器通過壓力波進(jìn)行雙向通訊。利用無(wú)線射頻技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)相結(jié)合對(duì)整個(gè)智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制方法進(jìn)行集中管控，形成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)控一體化、設(shè)備自動(dòng)化、信息一體化、過程可視化的管理模式，切實(shí)保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)和存儲(chǔ)安全。無(wú)線射頻技術(shù)和fpga技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過對(duì)不同傳感器的連接，對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整理，使得原本并無(wú)關(guān)系的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)之間實(shí)現(xiàn)了可移植連接，使得二者的連接系統(tǒng)可以應(yīng)用于更大的范圍，可以使數(shù)據(jù)采集的更準(zhǔn)確、更快、更安全。

技術(shù)特征：

1.一種基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：包括電源單元、通信單元、參數(shù)采集單元、流量調(diào)控單元及主控單元，所述電源單元包括非接觸式電源轉(zhuǎn)換模塊、電源管理系統(tǒng)及高能充電電池，所述通信單元包括遠(yuǎn)程雙向通信模塊、天線、電力載波模塊及無(wú)線通信模塊；參數(shù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器及流量傳感器；所述流量調(diào)控單元包括智能配水器、流量控制閥及電機(jī)；所述主控單元包括控制器、通信處理器、無(wú)線通信基站；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：無(wú)線射頻分為低頻、高頻及超高頻，所述低頻及所述高頻采用的電磁感應(yīng)方式的無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，所述超高頻采用的電磁傳播或者電磁反向散射耦合，所述的無(wú)線通信模塊，包括相互通信的zigbee終端節(jié)點(diǎn)和zigbee協(xié)調(diào)器，zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過rs232轉(zhuǎn)ttl模塊與讀寫器連接，zigbee協(xié)調(diào)器通過rs232轉(zhuǎn)ttl模塊與數(shù)據(jù)采集管理模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元包括報(bào)警模塊，用于在檢測(cè)到異常情況時(shí)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述rfid智能標(biāo)簽包括數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器、數(shù)據(jù)輸出模塊、電源管理模塊和電源；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括激勵(lì)電路和監(jiān)測(cè)電路，所述激勵(lì)電路提供激勵(lì)電壓，激勵(lì)所述傳感器感知監(jiān)測(cè)對(duì)象狀態(tài)信息，所述監(jiān)測(cè)電路用于拾取所述傳感器感知的信息；所述微處理器與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，定時(shí)向所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送監(jiān)測(cè)命令，同時(shí)接收并處理所述數(shù)據(jù)采集模塊上傳的狀態(tài)信息；所述微處理器與所述數(shù)據(jù)輸出模塊連接，接收所述數(shù)據(jù)輸出模塊傳遞來的數(shù)據(jù)采集命令，并向所述數(shù)據(jù)輸出模塊傳遞采集的狀態(tài)信息；所述電源管理模塊，將電源提供的電能有效分配給rfid智能標(biāo)簽各組成模塊；所述電源為蓄電池、干電池或紐扣電池；利用無(wú)線射頻技術(shù)與fpga技術(shù)相結(jié)合形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述無(wú)線通信基站包括數(shù)據(jù)采集裝置、射頻通信裝置、服務(wù)器及管理終端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述參數(shù)采集單元通過5g射頻將數(shù)據(jù)上傳至所述控制單元。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元包括信息門戶層、功能層、公共服務(wù)軟件層、支撐軟件層、數(shù)據(jù)層及硬件基礎(chǔ)設(shè)施層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：所述通信單元包括前置放大器、濾波器及多路模擬開關(guān)。

9.一種控制方法，包括權(quán)利要求1-8任一所述基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及，在參數(shù)采集單元以進(jìn)行數(shù)據(jù)的多模態(tài)采集，得到多模態(tài)數(shù)據(jù)；利用多傳感數(shù)據(jù)融合算法，將所述多模態(tài)數(shù)據(jù)融合為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集；包括如下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述控制方法，其特征在于：所述多傳感融合算法包括數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合及判定級(jí)融合，在實(shí)現(xiàn)多傳感器信息融合時(shí)，有兩種常用的融合處理結(jié)構(gòu)，分別是集中式融合結(jié)構(gòu)和分布式融合結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于無(wú)線射頻的智能分注數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及控制方法，包括電源單元、通信單元、參數(shù)采集單元、流量調(diào)控單元及主控單元，電源單元包括非接觸式電源轉(zhuǎn)換模塊、電源管理系統(tǒng)及高能充電電池，通信單元包括遠(yuǎn)程雙向通信模塊、天線、電力載波模塊及無(wú)線通信模塊；參數(shù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器及流量傳感器；所述流量調(diào)控單元包括智能配水器、流量控制閥及電機(jī)；所述主控單元包括控制器、通信處理器、無(wú)線通信基站；建立無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽，所述標(biāo)簽安裝在分注設(shè)備的關(guān)鍵部件上，用于存儲(chǔ)分注設(shè)備的信息；建立無(wú)線射頻讀寫器，用于讀取和寫入所述RFID標(biāo)簽中的信息，并將讀取的信息發(fā)送至主控單元。

技術(shù)研發(fā)人員：夏英,余寧,盛煒煒,黃春海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京南大數(shù)字科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28