專利名稱：石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種報警控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種石油鉆井平臺防噴報警控制 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在石油鉆井平臺工作工程中，井噴事故仍然是比較嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故之 一。現(xiàn)如今，預(yù)防井噴基本上還是依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，沒有一種科學(xué)的數(shù)據(jù)參考?，F(xiàn)實(shí)生 產(chǎn)過程中，由于工作人員對井下情況了解不多，井下狀態(tài)不明，因而有可能造成井噴誤判現(xiàn) 象，不能對事故發(fā)生進(jìn)行提前預(yù)警。而發(fā)生井噴事故后，也不能復(fù)現(xiàn)事發(fā)當(dāng)時的狀態(tài)，從而 對查明事故原因、分清責(zé)任等造成困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種石油 鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其設(shè)計新穎、合理且使用操作方便，所記錄的參數(shù)種類全、數(shù) 據(jù)幸存率高且系統(tǒng)本身的可靠性和壽命指標(biāo)均較高。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種石油鉆井平臺防噴報 警控制系統(tǒng)，其特征在于包括對鉆井平臺在井下工作時的相關(guān)工作參數(shù)以及所述鉆井平 臺的相關(guān)環(huán)境載荷參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集的信號檢測單元、告警單元、對信號檢測單元所采集 參數(shù)進(jìn)行分析處理并根據(jù)處理結(jié)果對告警單元進(jìn)行控制的主控單元、與主控單元進(jìn)行雙向 通信且位于地面上的地面監(jiān)控機(jī)、大容量掉電保護(hù)記憶體和對信號檢測單元所采集參數(shù)與 主控單元的分析處理結(jié)果進(jìn)行同步循環(huán)存儲記錄的固態(tài)存儲器，所述主控單元由DSP控制 器和與DSP控制器相接的現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA組成；所述信號檢測單元、告警單元、地 面監(jiān)控機(jī)、固態(tài)存儲器和大容量掉電保護(hù)記憶體均與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA相接。所述信號檢測單元包括對所述鉆井平臺所處區(qū)域的環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時檢測的溫 度檢測模塊以及對所述鉆井平臺的相關(guān)工作電壓和電流環(huán)信號進(jìn)行采集的電壓采集模塊 和電流環(huán)采集模塊，所述溫度檢測模塊、電壓采集模塊和電流環(huán)采集模塊均與現(xiàn)場可編程 邏輯器件FPGA相接，電壓采集模塊和電流環(huán)采集模塊與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA間接有 A/D轉(zhuǎn)換模塊。所述現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA與地面監(jiān)控機(jī)間通過RS422接口進(jìn)行雙向通信，且 RS422接口分別與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA和地面監(jiān)控機(jī)相接。還包括與DSP控制器相接的SDRAM存儲器和FLASH存儲器。還包括與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA相接的時鐘電路和多路數(shù)字I/O接口電路。所述告警單元為聲光報警裝置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)計新穎、合理、使用操作及維護(hù)方便，智能化程度高，并且功率小，可在井下無 需供電工作4個小時。[0012]2、所記錄的參數(shù)種類全，所記錄的參數(shù)范圍覆蓋了鉆井平臺中的各種數(shù)據(jù)，為日 常維護(hù)和事故分析提供了豐富的素材。3、數(shù)據(jù)幸存率高，本實(shí)用新型設(shè)置有對主控制器送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步循環(huán)記錄的 固態(tài)存儲器，因而所記錄的數(shù)據(jù)可在一定的火燒、污水浸泡、深井壓力、沖擊等特殊環(huán)境條 件下幸存下來，作為平臺事故分析的依據(jù)；并且黑匣子上設(shè)置有在特定條件下將其拋離工 作區(qū)的自動拋離裝置(例如固態(tài)存儲器經(jīng)過40分鐘火燒后自動觸發(fā)拋射)，更進(jìn)一步增加 了所記錄數(shù)據(jù)的幸存概率；另外，固態(tài)存儲器具有水下定位信標(biāo)，便于在水中定位尋找。系 統(tǒng)可靠性、壽命指標(biāo)高系統(tǒng)采用軍工技術(shù)，可在嚴(yán)酷條件下長期可靠工作。4、功能完善，數(shù)據(jù)接口多，接線方便，本實(shí)用新型為具有16路士 IOV模擬電壓采集 功能、4路4 20mA電流環(huán)采集功能、板載2GByte大空量存儲器(NAND FALSH)、黑匣子讀 寫接口功能、板上環(huán)境溫度采集功能、實(shí)時時鐘功能(雙電源供電并可設(shè)置年、月、日、時、 分、秒?yún)?shù))、兩路全雙工RS422通信接口、兩路報警I/O輸出、8路數(shù)字I/O輸入功能、板載 64Bit的SDRAM存儲器和IMByte的FLASH存儲器作程序和數(shù)據(jù)存儲器、DSP芯片作運(yùn)算處 理單元和FPGA芯片控制時序產(chǎn)生電路等功能模塊的綜合控制處理系統(tǒng)。5、系統(tǒng)集成度高，功耗低，充分考慮系統(tǒng)散熱，同時數(shù)據(jù)存儲黑匣子具有水下定位 功能，便于在水中定位尋找，同時能用于石油鉆井平臺井下位移測量。綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計新穎、合理且使用操作方便，所記錄的參數(shù)種類全、數(shù) 據(jù)幸存率高且系統(tǒng)本身的可靠性和壽命指標(biāo)均較高。下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖,附圖標(biāo)記說明1-1-溫度檢測模塊；2-告警單元；3-2-現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA ；6-大容量掉電保護(hù)記憶體；9-A/D轉(zhuǎn)換模塊；12-數(shù)字I/O接口電路。
1-2-電壓采集模塊
3-主控單元；
4-地面監(jiān)控機(jī)；
7-SDRAM存儲器； 10-RS422 接口 ；
I-3-電流環(huán)采集模塊 3-1-DSP控制器；
5-固態(tài)存儲器；
8-FLASH存儲器；
II-時鐘電路；
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型包括對鉆井平臺在井下工作時的相關(guān)工作參數(shù)以及所述 鉆井平臺的相關(guān)環(huán)境載荷參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集的信號檢測單元、告警單元2、對信號檢測單元 所采集參數(shù)進(jìn)行分析處理并根據(jù)處理結(jié)果對告警單元2進(jìn)行控制的主控單元3、與主控單 元3進(jìn)行雙向通信且位于地面上的地面監(jiān)控機(jī)4、大容量掉電保護(hù)記憶體6和對信號檢測單 元所采集參數(shù)與主控單元3的分析處理結(jié)果進(jìn)行同步循環(huán)存儲記錄的固態(tài)存儲器5，所述 主控單元3由DSP控制器3-1和與DSP控制器3-1相接的現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2組成。所述信號檢測單元、告警單元2、地面監(jiān)控機(jī)4、固態(tài)存儲器5和大容量掉電保護(hù)記憶體 6均與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2相接。本實(shí)施例中，所述信號檢測單元包括對所述鉆井平臺所處區(qū)域的環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí) 時檢測的溫度檢測模塊1-1以及對所述鉆井平臺的相關(guān)工作電壓和電流環(huán)信號進(jìn)行采集 的電壓采集模塊1-2和電流環(huán)采集模塊1-3，所述溫度檢測模塊1-1、電壓采集模塊1-2和 電流環(huán)采集模塊1-3均與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2相接，電壓采集模塊1_2和電流環(huán) 采集模塊1-3與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2間接有A/D轉(zhuǎn)換模塊9。所述告警單元2為 聲光報警裝置。所述現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2與地面監(jiān)控機(jī)4間通過RS422接口 10進(jìn)行雙 向通信，且RS422接口 10分別與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2和地面監(jiān)控機(jī)4相接。同 時，本實(shí)用新型還包括與DSP控制器3-1相接的SDRAM存儲器7和FLASH存儲器8，并且還 包括與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA3-2相接的時鐘電路11和多路數(shù)字I/O接口電路12。實(shí)際使用過程中，本實(shí)用新型采用信號檢測單元主要對鉆井平臺井下的各項(xiàng)工作 參數(shù)以及鉆井平臺相關(guān)環(huán)境載荷參數(shù)(包括位移、井壓和井內(nèi)溫度等參數(shù))進(jìn)行實(shí)時檢測， 并將所檢測信號同步傳送至主控單元3進(jìn)行分析處理，與此同時，固態(tài)存儲器5 (相當(dāng)于黑 匣子)對所述信號檢測單元所檢測的信號以及主控單元3分析處理結(jié)果進(jìn)行同步循環(huán)存儲 記錄；并且主控單元3通過RS422接口 10與地面監(jiān)控機(jī)4進(jìn)行實(shí)時雙向通信，通過地面監(jiān) 控機(jī)4對信號檢測單元的檢測結(jié)果和主控單元3的分析處理結(jié)果進(jìn)行實(shí)時顯示，同時本實(shí) 用新型設(shè)置有與主控單元3相接的大容量掉電保護(hù)記憶體6，具有掉電保護(hù)功能。因而本 實(shí)用新型能對石油鉆進(jìn)平臺井下設(shè)備在生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時有效地存儲、分析 和數(shù)據(jù)保存功能，并且本實(shí)用新型具有陸上石油鉆井平臺工作數(shù)據(jù)在極端情況下的保存功 能，該保存功能主要基于航空黑匣子技術(shù)。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于包括對鉆井平臺在井下工作時的相關(guān)工作參數(shù)以及所述鉆井平臺的相關(guān)環(huán)境載荷參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集的信號檢測單元、告警單元(2)、對信號檢測單元所采集參數(shù)進(jìn)行分析處理并根據(jù)處理結(jié)果對告警單元(2)進(jìn)行控制的主控單元(3)、與主控單元(3)進(jìn)行雙向通信且位于地面上的地面監(jiān)控機(jī)(4)、大容量掉電保護(hù)記憶體(6)和對信號檢測單元所采集參數(shù)與主控單元(3)的分析處理結(jié)果進(jìn)行同步循環(huán)存儲記錄的固態(tài)存儲器(5)，所述主控單元(3)由DSP控制器(3 1)和與DSP控制器(3 1)相接的現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA(3 2)組成；所述信號檢測單元、告警單元(2)、地面監(jiān)控機(jī)(4)、固態(tài)存儲器(5)和大容量掉電保護(hù)記憶體(6)均與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA(3 2)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于所述信號檢 測單元包括對所述鉆井平臺所處區(qū)域的環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時檢測的溫度檢測模塊(1-1)以 及對所述鉆井平臺的相關(guān)工作電壓和電流環(huán)信號進(jìn)行采集的電壓采集模塊(1-2)和電流 環(huán)采集模塊(1-3)，所述溫度檢測模塊(1-1)、電壓采集模塊(1-2)和電流環(huán)采集模塊(1-3) 均與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA(3-2)相接，電壓采集模塊(1-2)和電流環(huán)采集模塊(1_3) 與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA (3-2)間接有A/D轉(zhuǎn)換模塊(9)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn) 場可編程邏輯器件FPGA(3-2)與地面監(jiān)控機(jī)(4)間通過RS 422接口(10)進(jìn)行雙向通信， 且RS 422接口(10)分別與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA(3-2)和地面監(jiān)控機(jī)(4)相接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于還包括 與DSP控制器(3-1)相接的SDRAM存儲器(7)和FLASH存儲器⑶。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于還包括 與現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA (3-2)相接的時鐘電路(11)和多路數(shù)字I/O接口電路(12)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，其特征在于所述告 警單元(2)為聲光報警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種石油鉆井平臺防噴報警控制系統(tǒng)，包括對鉆井平臺井下工作時的相關(guān)工作參數(shù)以及鉆井平臺相關(guān)環(huán)境載荷參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集的信號檢測單元、告警單元、對信號檢測單元所采集參數(shù)進(jìn)行分析處理并相應(yīng)對告警單元進(jìn)行控制的主控單元、與主控單元進(jìn)行雙向通信的地面監(jiān)控機(jī)、大容量掉電保護(hù)記憶體和對信號檢測單元所采集參數(shù)與主控單元的分析處理結(jié)果進(jìn)行同步循環(huán)存儲記錄的固態(tài)存儲器，主控單元由DSP控制器和FPGA組成；信號檢測單元、告警單元、地面監(jiān)控機(jī)、固態(tài)存儲器和大容量掉電保護(hù)記憶體均與FPGA相接。本實(shí)用新型設(shè)計新穎、合理且使用操作方便，所記錄的參數(shù)種類全、數(shù)據(jù)幸存率高且系統(tǒng)本身的可靠性和壽命指標(biāo)均較高。
文檔編號G05B19/04GK201673387SQ20102018476
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者丁開生, 侯文利, 朱毅 申請人:陜西中元電子科技有限公司