用于油井口的测控监视系统

1.一种用于油井口的测控监视系统，其特征在于，包括：远程终端控制模块、通信模块和监控中心，其中
所述远程终端控制模块，用于采集抽油机的信号以及根据由所述通信模块传来的控制信号控制所述抽油机；
所述通信模块，用于把所述远程终端控制模块采集的信号传输到所述监控中心，并把所述监控中心发出的所述控制信号传输到所述远程终端控制模块；
所述监控中心，用于分析所述远程终端控制模块采集的信号，并发出所述控制信号；
其中，所述远程终端控制模块具体包括：
测控单元，以及分别连接到所述测控单元的变频器、桥式应力片荷载传感器、位移传感器、数据监测单元、供电单元、地址编码单元、电流互感器和电压互感器，其中，在起动的初始阶段通过调节转速信号使变频器输出的频率较低，使电动机输出较大的初始起动转矩，根据检测到的电动机转速及电流信号，逐步加大控制信号的输出，从而实现电动机的“软起动”，其中，所述电流互感器用于检测相电流IAN的幅值与相位，所述电压互感器用于检测线电压Ux的幅值与相位，经过计算，可得到三相电路的电功率，以及电动机星形或三角形联接上下冲程所做的功，从而间接得到抽油机的上下行程的机械功率，最终检测出抽油机的平衡度。
2.根据权利要求1所述的测控监视系统，其特征在于，所述远程终端控制模块还包括：
语音录放单元，其与所述测控单元相连接。
3.根据权利要求1所述的测控监视系统，其特征在于，所述变频器通过RS232通信总线与所述测控单元相连接。
4.根据权利要求1所述的测控监视系统，其特征在于，所述通信模块具体包括：
第一集线器，以及分别连接到所述第一集线器的第一无线网桥和以太网虚拟串口设备。
5.根据权利要求4所述的测控监视系统，其特征在于，所述通信模块还包括：视频监视器和视频编码器，其中
所述视频监视器与所述视频编码器相连接；
所述视频编码器与所述第一集线器相连接。
6.根据权利要求1所述的测控监视系统，其特征在于，所述监控中心具体包括：
第二集线器，以及分别连接到所述第二集线器的服务器和第二无线网桥。
7.根据权利要求6所述的测控监视系统，其特征在于，所述监控中心还包括：视频PC机和视频解码器，其中
所述视频PC机与所述视频解码器相连接；
所述视频解码器与所述第二集线器相连接。
8.根据权利要求1所述的测控监视系统，其特征在于，所述通信模块通过RS485总线与所述远程终端控制模块相连接。

用于油井口的测控监视系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及油气领域，具体而言，涉及一种用于油井口的测控监视系统。\n背景技术\n[0002] 油田油井大多分布的较为分散，油井工作状况的监测和控制，一直是采油厂一项重要和困难的工作。其大体上有三个方面的任务：一是井口设备的日常管理，它是通过油井巡视员或维修工定期巡回检查来实现，这部分工作主要是对油井的产量、井口压力、油温等数据进行记录，并对井口设备的异常情况进行处理；二是井口设备的其它检测(包括抽油机平衡度、抽油机示功图等)及油井工作状况的诊断，油井产油量的计算，这部分工作主要由工程技术人员来完成；三是井口设备的数据管理，它主要完成的是生产经营报表及井口设备管理的工作，一般由管理人员完成。\n[0003] 在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的井口RTU(Remote Terminal Unit，远程终端控制系统)只能实现对井口设备的日常管理，而不能实时处理对油井采油工艺的选择有重要依据的数据，导致采油的工作效率较低。\n发明内容\n[0004] 本发明旨在提供一种用于油井口的测控监视系统，以解决现有的井口RTU只能实现对井口设备的日常管理，而不能实时处理对油井采油工艺的选择有重要依据的数据，导致采油的工作效率较低的问题。\n[0005] 在本发明的实施例中，提供了一种用于油井口的测控监视系统，该系统包括：\n[0006] 远程终端控制模块，用于采集现场设备的信号以及根据由通信模块传来的控制信号控制现场设备；\n[0007] 通信模块，用于把远程终端控制模块采集的信号传输到监控中心，并把监控中心发出的控制信号传输到远程终端控制模块；\n[0008] 监控中心，用于分析远程终端控制模块采集的信号，并发出控制信号。\n[0009] 上述实施例中，首先由远程终端控制模块采集现场设备的信号，通过通信模块将该采集信号传输到监控中心，监控中心对该采集信号进行分析并发出控制信号，再通过通信模块将该控制信号传输到远程终端控制模块，以实现对现场设备的控制，使得对油井采油工艺的选择有重要依据的数据可以实时传输到监控中心，并由监控中心实时处理后发出控制信号，对现场设备进行控制，从而提高了采油的工作效率，克服了现有的井口RTU只能实现对井口设备的日常管理，而不能实时处理对油井采油工艺的选择有重要依据的数据，导致采油的工作效率较低的问题。\n附图说明\n[0010] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：\n[0011] 图1示出了根据本发明的一个实施例的用于油井口的测控监视系统的方框图；\n[0012] 图2示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的外部结构示意图；\n[0013] 图3示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的内部结构示意图；\n[0014] 图4示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的电路图；\n[0015] 图5示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中位移传感器的示意图；\n[0016] 图6示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中电流互感器和电压互感器的电路图；\n[0017] 图7示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中电流互感器和电压互感器的检测信号的时序波形图；\n[0018] 图8示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中通信模块的结构图；\n[0019] 图9示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中监控中心的结构图；\n[0020] 图10示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中监控中心的数据库信息模型示意图；\n[0021] 图11示出了根据本发明的一个实施例的抽油机的机械结构图；\n[0022] 图12示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中远程终端控制模块的接口示意图；\n[0023] 图13示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统的总体结构图。\n具体实施方式\n[0024] 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。\n[0025] 图1示出了根据本发明的一个实施例的用于油井口的测控监视系统的模块图，包括：远程终端控制模块10、通信模块20和监控中心30，其中\n[0026] 远程终端控制模块10，用于采集现场设备的信号以及根据由通信模块20传来的控制信号控制现场设备；\n[0027] 通信模块20，用于把远程终端控制模块10采集的信号传输到监控中心30，并把监控中心30发出的控制信号传输到远程终端控制模块10；\n[0028] 监控中心30，用于分析远程终端控制模块10采集的信号，并发出控制信号。\n[0029] 上述实施例中，首先由远程终端控制模块采集现场设备的信号，通过通信模块将该采集信号传输到监控中心，监控中心对该采集信号进行分析并发出控制信号，再通过通信模块将该控制信号传输到远程终端控制模块，以实现对现场设备的控制，使得对油井采油工艺的选择有重要依据的数据可以实时传输到监控中心，并由监控中心实时处理后发出控制信号，对现场设备进行控制，从而提高了采油的工作效率，克服了现有的井口RTU只能实现对井口设备的日常管理，而不能实时处理对油井采油工艺的选择有重要依据的数据，导致采油的工作效率较低的问题。\n[0030] 同时，上述实施例可以统一实现井口设备管理的日常管理、其它检测以及井口设备的数据管理等三项任务，并使三项任务中的数据得以共享，降低了人工成本、提高了通信的实时性和管理的科学性。\n[0031] 优选地，在上述的测控监视系统中，远程终端控制模块具体包括：测控单元，以及分别连接到测控单元的变频器、桥式应力片荷载传感器、位移传感器、数据监测单元、供电单元、地址编码单元、电流互感器和电压互感器，本实施例通过采用变频器，在起动的初始阶段通过调节转速信号使变频器输出的频率较低，使电动机输出较大的初始起动转矩，根据检测到的电动机转速及电流信号，逐步加大控制信号的输出，从而实现电动机的“软起动”，克服了现有技术中由于采用功率大于抽油机正常工作所要求的功率的电动机，导致其空载能量消耗较高的问题。\n[0032] 例如，在上述实施例中，远程终端控制模块中的测控单元采用工业级RISC CPU(Reduced Instruction Set Computer CPU，精简指令集CPU)芯片，该芯片有以下特点：\n[0033] ①高性能：有高达2MB的程序存储器、高达4KB加扩展的4MB的数据存储器、高达\n10MIPS(Million Instructions Per Second，单字长定点指令平均执行速度)的执行速度、DC 40MHz时钟输入、带优先测验的中断；\n[0034] ②丰富的外围功能模块：3个外部中断引脚，四个8位或16位的定时器，两路10位PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调试)发生器，两种工作方式的主同步串行通信，包括3线SPI(SerialPeripheral interface，串行外围设备接口)主控方式，和IIC(Inter-Integrated Circuit)主控/从控方式)，可寻址的USART(UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器)模块，支持中断地址位，八路10位A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换模块及扩展的八路12位A/D转换模块；\n[0035] ③特殊特性：可编程的代码保护功能，休眠省电方式，通过2个引脚可以实现在线串行编程ICSP(In-Circuit SerialProgramming)，支持C语言编程和汇编语言编程。\n[0036] 图2示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的外部结构示意图；图3示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的内部结构示意图；图4示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中桥式应力片荷载传感器的电路图。如图2所示，为便于安装、维护，桥式应力片荷载传感器102设计为开口形式，安装在悬绳器上，采用防水接口，适合长期野外工作。通过专用信号线与数据监测单元通信。桥式应力片荷载传感器的工作原理是将压力信号转化为模拟电压或电流信号，经调理电路后，进行AD采样，采样时间最小可达2mS，检测范围为0-4Mpa，精度为\n0.1％。桥式应力片荷载传感器的内部结构如图3所示，在受力部件112上安装有两个拉力应变片RA和RD，且其安装的位置相互垂直，其中RD被称为哑元(Dummy)，当RA和RD不受力时，其结构相同。将RA和RD电连接至如图4所示的检测拉力应变片信号的桥式电路中。当受到如图3中所示的F方向的力时，RA的电阻阻值变化相对较大，而RD几乎没有变化，则此时电桥电路的输出信号D的值改变；但当温度变化时，拉力应变片RA和RD的电阻阻值变化相同，这样温度变化时输出信号D的值几乎没有变化，即温度变化不会影响信号输出的准确性。\n[0037] 图5示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中位移传感器的示意图，在图5中，上述位移传感器为角位移传感器，其工作原理为利用倾角传感器106实现游梁108的角度测量，再经过换算得到抽油杆位移。图5中，L为前臂长度，R为驴头104的弧面半径。驴头弧面的圆弧运动变为悬点的直线运动。设直线运动的位移用y(t)表示，y0为初始位移，α0为驴头弧面半径初始角度(此时游梁108为水平位置，即游梁倾角为0度)。若t时刻游梁倾角为α(t)(单位为弧度)，则下式成立：\n[0038] y(t)＝R(α(t)+α0)+y0\n[0039] 设到达下死点时游梁角度为α1，则下死点位移为：\n[0040] y1＝R(α1+α0)+y0\n[0041] 那么相对于下死点的相对位移为：\n[0042] y’(t)＝y(t)-y1＝R(α(t)-α1)\n[0043] 设上死点游梁角度为α2，则冲程为：\n[0044] S＝R(α2-α1)\n[0045] 所以得到：\n[0046] R＝S/(α2-α1)\n[0047] 那么t时刻的相对位移为：\n[0048] y’(t)＝(α(t)-α1)/(α2-α1)×S\n[0049] 相关技术中的位移传感器不但价格高，而且由于油井工作时的环境恶劣，导致其故障频发，而本发明的实施例选用了角位移传感器，通过测量游梁108与水平位置的夹角的位移得到直线运动的位移。该测量直线运动位移的方法简单易行，而且降低了测量成本，同时提高了测量的可靠性。在抽油机机械平衡度的检测中，提出了通过检测电动机上下冲程所做的功而间接得到抽油机的上下行程的机械功率的方法。\n[0050] 图6示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中电流互感器114和电压互感器116的电路图。本实施例中，电流互感器114用于检测相电流IAN的幅值与相位，电压互感器116用于检测线电压Ux的幅值与相位，经过计算，可得到三相电路的电功率，以及电动机118(星形或三角形联接)上下冲程所做的功，从而间接得到抽油机的上下行程的机械功率，最终检测出抽油机的平衡度。\n[0051] 三相电路的电功率可表示为 式中的 表示相电压和相电流之间\n的相位差，它决定于负载的阻抗，而与负载的联接方法无关。因此抽油机平衡度检测既是对的检测。\n[0052] 以电机为星形联接为例说明上下冲程所做的功的测量方法。由电压互感器116得到线电压Ux，由电流互感器114得到线电流Ix(由相电流IAN换算得到)。图7示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中电流互感器114和电压互感器116的检测信号的时序波形图。将线电压Ux，线电流Ix通过过零检测电路，得到其相应的时序电路，将两个时序相与得到中间量τ，进而可由下式可得到其相位差 ：\n[0053] \n[0054] 现有技术中，抽油机效率普遍较低，主要原因是动力机与工作机配套使用时实际效率很低，究其本质原因，抽油机带有周期性交变载荷，而通用电机是按恒定负荷设计制造的，两者的工作特性不匹配从而造成了效率低下。同时由于抽油机起动时所要求的起动力矩较大，为了使抽油机能够正常起动，通常与之配套的电动机的功率都远远大于抽油机正常工作所要求的功率，而且选用较大功率的电动机，通常其空载消耗都将随之增加，这样造成了所谓“大马拉小车”的现象。\n[0055] 本发明的实施例采用变频器对其电机拖动系统进行改造，通过采集现场数据分析抽油机运行工况，自动调整抽油机运行参数，可实现以下效果：\n[0056] 1)由于实现了真正的“软起动”，解决了“大马拉小车”的问题，而且对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击，大大延长了设备的使用寿命，减少了停产时间，提高了生产效率；\n[0057] 2)大大提高了功率因数(可由原来的0.25～0.5提高到0.9以上)，大大减小了供电(视在)电流，从而减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，可省去大量的“增容”开支；\n[0058] 3)可根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，一方面达到节能目的，同时还可以增加原油产量。\n[0059] 从上述对线电压及相电流的检测可得到抽油机驴头上下死点时间，进而得到抽油机冲程的频次。\n[0060] 变频器采用Us/fs＝C的恒压频比控制方式。井口测控装置向变频器输出转速控制信号，为0至10V的电压信号。在抽油机起动过程的初始阶段，通过调节转速控制信号使变频器输出频率fs较低，这样能够使电动机输出较大的初始起动转矩，然后再根据检测到的电动机转速及电流信号，逐步加大转速控制信号的输出，从而实现电动机的软起动。\n[0061] 抽油机起动后要求达到一个规定的冲程频次，其由采油工艺的技术人员根据油井的综合情况而规定的，检测到的抽油机实际的冲程频次作为反馈变量与设定的冲程频次进行比较，根据一定的控制算法对变频器进行控制，从而控制电机的转速，并进而达到控制抽油机冲程频次的目的。\n[0062] 另外由于本系统能够将示功图及相关的重要数据实时的传输至监控中心，这些数据经采油工艺技术人员分析后，如果决定要对设定的冲程频次进行修正，可将修正后的值传输至井口测控中心，由井口测控装置对抽油机的冲程频次进行调整。\n[0063] 优选地，在上述的测控监视系统中，远程终端控制模块还包括：语音录放单元，其与测控单元相连接。\n[0064] 当远程观察有人员和动物接近井场区域时可实现远程播音功能以示警示。语音录放单元，使得油井口管理过程中的人机交互不再局限于图形界面，而是扩展到图形与声音的结合，人机交互方式得到更进一步的优化，更加友好，方便工作人员操作。\n[0065] 优选地，在上述的测控监视系统中，变频器通过RS232通信总线与测控单元相连接，RS232使用线路少，成本低，适合于本地通信。\n[0066] 地理位置较近的多个井口远程终端控制模块可视为一个井丛。\n[0067] 图8示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中通信模块的结构图，在图\n8中，通信模块20具体包括：第一集线器202，以及分别连接到第一集线器202的第一无线网桥204和以太网虚拟串口设备206。\n[0068] 由远程终端控制模块RTU采集得到的现场信号，需要传输到监控中心以实现整合分析；监控中心分析现场信号后产生的控制信号，也需要传输到远程终端控制模块以实现对现场设备的控制。在数据通信结构中，监控中心与井丛之间采用无线网桥结构，监控中心和井丛之间的是一点对多点的星状结构，即在中心建立一个360度角的全角网桥，而在各个井丛建立一个定向角度的网桥，中心和各个井丛之间构成无线局域网，提高了测控监视系统的通信速率和实时性。\n[0069] 优选地，在上述的测控监视系统中，通信模块还包括：视频监视器208和视频编码器210，其中视频监视器与视频编码器相连接；视频编码器与第一集线器202相连接。\n[0070] 从图8中，可直观地得知通信模块内的第一集线器202、第一无线网桥204、以太网虚拟串口设备206、视频监视器208与视频编码器210的连接方式，其中，第一集线器202、以太网虚拟串口设备206、视频监视器208与视频编码器210均安装在井丛通信控制盘212上。视频监视器采集井口RTU的运行视频信号，并经由视频编码器将该视频信号编码为易于以太网传输的通信信号。第一集线器202一方面接收来自视频监视器的携带有井口RTU实时视频的通信信号，另一方面接收来自远程终端控制模块RTU的拉力、位移、压力、温度、电压、电流、功率因数等检测数据，再将接收到的所有数据通过无线网桥来实现无线通信。\n[0071] 每个井丛(可包含多个井口RTU)配备有一个通信模块，该通信模块负责该井丛内部的各RTU与外部的通信。\n[0072] 井丛与其对应的通信模块组成的井丛测控系统具有如下功能：\n[0073] (1)、变频控制功能：通过采集现场数据分析抽油机运行工况，通过调整变频器的输出频率，自动调整抽油机运行参数；\n[0074] (2)、数据采集功能：采集油井示功图、电流图、电参数、油井数据和抽油机的状态等信息；\n[0075] (3)、控制功能：变频控制、抽油机启停控制等；\n[0076] (4)、油井参考产量计量功能：内部集成功图法油井产液量计量功能，可以作为油井参考产液量；\n[0077] (5)、远程通信功能：抽油机功图数据和油井数据、抽油机的状态信息的远程传送、读取，工作参数远程设定；\n[0078] (6)、视频监视功能：通过现场视频监视器，实现远程实时现场工况的监视；\n[0079] (7)、语音录放功能：远程语音播放功能。当远程观察有人员和动物接近井场区域时可实现远程播音功能以示警示；\n[0080] (8)、井况诊断功能：通过对油井参数和示功图的分析，可以对油井的工况进行诊断，及时判断油井故障；\n[0081] (9)、数据保护功能：自动记录保存相关的工作状态和数据信息，存储历史记录。在掉电时，设定参数及历史数据不丢失；\n[0082] (10)、错误判断功能：自动判断控制器及现场仪表错误，给出错误信息；\n[0083] (11)、仪表断线检测功能：自动判断现场仪表是否断线，给出断线信息；\n[0084] (12)、通信功能。\n[0085] 图9示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中监控中心的结构图。\n[0086] 优选地，在上述的测控监视系统中，监控中心30具体包括：第二集线器302，以及分别连接到第二集线器的服务器(图中未示出)和第二无线网桥304。\n[0087] 监控中心通过第二无线网桥304与分散在异地的各个井丛交换数据，接收各井丛的运行工况信息，并经由第二集线器302将该工况信息传输到服务器分析，同时将通过分析产生的控制信号发送给各井丛。\n[0088] 监控中心是集控制与信息技术于一体的系统，其服务器中的数据库是该系统完成各项功能的基础，只有建立规范的数据库，并合理的分布才能为系统中统计报表、技术资料的使用维护、查询提供准确的信息，同时保证数据的完整性、一致性、安全性。数据库是以一定的组织方式存在一起的相互有关的数据集合，它能以最佳方式，最少的数据重复实现多种数据处理服务。在本实施例的数据库中，遵循以下要求：\n[0089] (1)数据的独立性：是指应用程序对数据库的非依赖性。文件系统中数据存贮方式的微小变化都要求重编应用程序。而在数据系统中，当数据存贮方式的数据逻辑结构改变时，并不需要改变用户应用程序；\n[0090] (2)最小冗余度：是指存贮在数据库中数据的重复尽可能少。因为数据的一再重复不但占用了机器存贮系统的资源、降低了系统的响应速度，而且极易造成数据的不一致；\n[0091] (3)尽可能的共享性：存贮在数据库中的数据能进行多种组合，尽可能从多角度适合多个用户使用要求；\n[0092] (4)统一管理与控制：为了提供给用户存贮、检索、更新手段，以及用户并发使用数据库时进行并发控制，并同时保证数据完整性、安全性、保密性，数据库系统必须提供统一管理和控制功能；\n[0093] (5)整体性：数据库应能充分描述数据间的联系。本系统中所设计的各项数据应具有相互配合、调配、转化运用的能力，以保持数据的完整性；\n[0094] (6)可修改与可扩充性：整个数据库系统在结构和组织技术上应该是容易修改和扩充的。因为数据库通常不是一次建立的，而是逐步建立起来的，数据需要不断扩充，用户要求也是在不断变化的。\n[0095] 本实施例采用的数据库系统为关系数据库系统，简单的说就是用二维表格数据(即集合论中的关系)来表示实体与实体间联系。\n[0096] 图10示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中监控中心的数据库信息模型示意图，其中包括了表单与部分的视图，它们的描述主要包括定义关系及其属性的名称、关键字以及属性的数据类型及长度等。\n[0097] 数据库的管理是利用VB(Visual Basic)提供的DataEnvironmentActiveX设计器，使用该设计器使数据库的管理变得简单而有效。\n[0098] 优选地，在上述的测控监视系统中，监控中心还包括：视频PC机306和视频解码器(图中未示出)，其中视频PC机306与视频解码器相连接；视频解码器与第二集线器304相连接。\n[0099] 视频解码器将监控中心接收到的携带有井口RTU实时视频的通信信号解码，得到可直接显示的视频信号；同时服务器对其他运行工况数据进行整合处理，与上述视频信号共同构成用于井口RTU实时远程监控的人机交互界面，以实现远程现场工况监视，数据收集及保存，示功图复原，井口实时数据显示，远程控制、参数修改，远程播音等功能。\n[0100] 为了便于用户管理，采油厂的井口设备按地理位置或用户习惯被划为几个大的区域，每个区域的数据在屏幕上轮流显示。在工艺分析中提供实测示功图的报表数据报表、平衡度检测报表，为了方便采油工艺技术人员，还提供了历年油井产量和近期油井产量报表及曲线；统计报表的功能也较强大，能够产生月报，年报，并根据用户要求产生产量的各种曲线报表；在设备管理中提供了设备数据的维护及数据管理的各项报表。\n[0101] 上述实施例中人机交互的界面形象生动，直观，友好并且方便操作，以图形化、多媒体化的方式实现了用户与数据之间的有效沟通。\n[0102] 优选地，在上述的测控监视系统中，现场设备是抽油机。\n[0103] 图11示出了根据本发明的一个实施例的抽油机的机械结构图，该抽油机为有杆抽油机，包括：吸入阀121、泵筒122、柱塞123、排出阀124、抽油杆125、油管126、套管127、三通128、盘根盒129、驴头104、游梁108、连杆130、曲柄131、减速箱132和动力机133。\n[0104] 从有杆抽油机机械结构可知该结构是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。\n也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。\n[0105] 理论上讲有杆抽油装置必须采用平衡装置，其重量近似等于抽油杆在液体中的重量并加上液体重量的一半，当平衡适当时，电动机在上冲程和下冲程时所做的功近于相等。\n若电动机上冲程所做的功较多的大于下冲程所做的功，说明平衡不够，要增加平衡重量或增大平衡半径R；反之，则应减小平衡重量或平衡半径R。\n[0106] 但工作时始终处于平衡状态的抽油机是没有的，这是因为生产过程中地层情况、油井情况及油井工作制度的改变都会破坏抽油机原来的平衡。因而在油井生产过程中要定期检查和及时调整抽油机的平衡。\n[0107] 抽油机调平衡是优化抽油机系统运行状态、节能降耗、提高系统效率和设备运行寿命的重要管理环节。工程上抽油机工作时的平衡度应保证在85％以上\n[0108] 优选地，在上述的测控监视系统中，通信模块通过RS485总线与远程终端控制模块相连接。\n[0109] 在井丛通信结构中，采用以太网虚拟串口结构，通过以太网虚拟串口设备206将一个井丛中的多个井口RTU组成一个基于RS485总线的局域网。以太网虚拟串口设备与无线网桥相连后与中心构成无线局域网。井口RTU基于RS485总线的通信协议提供：\nModbusRTU，BDRP RTU等协议。通信速率从9600bps到115200bps。而对于无线局域网之间提供透明的通信结构，通信速率可达到4Mbps。\n[0110] 图12示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统中远程终端控制模块的接口示意图。\n[0111] 该远程终端控制模块采用RISC CPU作处理器，接收来自荷载检测、位移检测、压力\n1检测、温度1检测、压力2检测、上下行程死点检测、过零检测与相与电路的输入信号，通过AD扩展电路得到温度2检测、相电流检测以及相电压检测的输入信号，并输出用于变频控制的PWM信号以及用于抽油机控制的启停信号，在相关接口上还连接有RS485通信电路、内存扩展电路、语音录放电路以及地址译码电路。\n[0112] 图13示出了根据本发明的一个实施例的测控监视系统的总体结构图，其清楚、明显地示出了远程终端控制模块10、通信模块20和监控中心30之间的连接关系：多个地理位置较近的远程终端控制模块10构成一个井丛120，且通过RS485总线连接到对应的通信模块20，通信模块20再通过无线网桥连接到监控中心30。要实现监控中心30和井丛120之间这种一点对多点的星状结构，需要在监控中心30中建立一个360度角的全角网桥(第二无线网桥)，并在通信模块20中建立一个定向角度的网桥(第一无线网桥)。\n[0113] 基于以太网虚拟串口的结构构建的基于RS485总线的局域网，将地理位置较近的井口RTU组成为一个RS485总线的局域网，一个局域网中只需一台与监控中心通信的无线设备，这样大大减少了井口RTU设备的安装成本。选用点对多点的无线网桥可将传输速率提高至4Mbps，保证了通信的速率和实时性。\n[0114] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：\n[0115] 1、可统一实现井口设备管理的日常管理、其它检测以及数据管理等井口设备管理的三项任务，并使三项任务中的数据得以共享，降低了人工成本，提高了采油的工作效率和管理的科学性。\n[0116] 2、通过检测角位移拉力来检测抽油机示功图位移，降低了测量成本，提高了测量的可靠性；\n[0117] 3、利用易于检测的常规电路运行参数来间接检测抽油机机械平衡度，简单易行，降低了测量成本；\n[0118] 4、构建基于以太网虚拟串口结构的RS485总线局域网，每个局域网中只需一台与监控中心通信的无线设备，大大降低了井口RTU设备的安装成本；选用点对多点的无线网桥，可将传输速率提高至4Mbps，提高了通信的速率和实时性。\n[0119] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。