Устройство для контроля рассредоточенных объектов Советский патент 1990 года по МПК G08C17/02 

ел

00

о

Ј О

Изобретение относится к телемсха- нлке и может быть использовано для Дистанционного контроля технологических параметров режима работы скважин,

Целью изобретения является расширение области применения путем контроля режимов работы источников питания и повышение функциональной надежности устройства.

На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока приема адреса; на фиг.З - (Ьункциональная схема блока управления ла фиг.4 - функциональная схема блока Первичной обработки датчиками пара- етров объекта контроля; на фиг.5 - функциональная схема блока передачи; fm фиг.6 - функциональная схема блока контроля режимов питания с датчи- ком состояния термогенератора, датчиком состояния батареи солнечных фото- Ьлементов, датчиком напряжения аккумуляторной батареи, элементами И . и ИЛИ.

Устройство для контроля рассредо- гоченных объектов содержит датчики 1 Параметров объекта, блок 2 первичной обработки информации, блок 3 передачи Информации, блок 4 управления, блок 5 Питания, состоящий из аккумуляторной батареи 6, термогенератора 7 и батареи 8 солнечных фотоэлементов, датчик 9 напряжения аккумуляторной батареи, датчик 10 состояния термогенера- тора, датчик 11 состояния батареи - солнечных фотоэлементов, счетчик 12, блок 13 контроля режимов работы блока питания, блок 14 приема, элемент ИЛИ 15 и коммутатор 16. -

Блок 14 приема (фиг,2) содержит приемную антенну 17, приемник 18, демодулятор 19, детектор 20 и элемент 21 сравнения.

Блок 4 управления (фиг.З) содержит генератор 22, распределитель 23 и формирователь 24 импульсов.

Блок 2 первичной обработки информации (фиг.4) содержи- - коммутатор 25, аналого-цифровой преобразователь 26 (АЦП) и блок 27 вычисления средних значений.

Блок 3 передачи (фиг.5) содержит кодер 28, модулятор 29, передатчик 30 и передающую антенну 31.

Блок 13 контроля режимов работы блока питания, (фиг.6) содержит источники 32 и 33 стабильного тока, элемент

. р

5

34 сравнения, компараторы 35-37, инверторы 38-40 и элемент И 41.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии сигнала запроса информации с диспетчерского пункта устройство находится в ждущем режиме, потребителем энергии блока 5 питания является только блок 14..Аккумуляторная батарея 6 заряжается от батареи 8 и термогенератора 7, включенных параллельно. Батарея 8 в соответствии с эффектом Зеебека преобразует в электричество перепад температур между поверхностью действующего трубопровода и окружающей средой.Известно,- что для земного шара неравномерность распределения инсоляции по временам года увеличивается с увеличением географической широты, районы с неравномерным распределением инсоляции по временам года отличаются низкими температурами окружающей среды в периоды низкой инсоляции. Перепад температур между поверхностью действующего трубопровода с перекачиваемым сырым неф- тегазопродуктом и окружающей средой имеет максимальную величину именно в период низкой инсоляции, таким образом подключение к термогенератору 7 параллельно батареи В, преобразующей в электричество перепад температур между поверхностью действующего трубопровода и окружающей средой, снижает неравномерность распределения поступления энергии в блок автономного энергоснабжения по временам года.

При появлении в эфире радиосигнала запроса информации диспетчерским пунктом от принимается антенной 17- блока 14. Затем сигнал демодулируется в демодуляторе 19, декодируется детектором 20 и поступает на элемент 21, выход которого является выходом блока 14.. В случае соответствия адреса запрашиваемого устройства для контроля объектов адресу данного устройства блок 14 формирует на выходе управляющий сигнал, замыкающий коммутационные входы коммутатора 16. К питанию от блока 5 подключаются блоки 4, 2 и 3, счетчик 12, блок 13, элемент И 41 и элемент ИЛИ 15. В блоке 4 запускается генератор 22, импульсы с которого начинают поступать на вход распределителя 23, замкнутого в кольцо, с всех ячеек которого, кроме последней, импульсы поступают на входы формиро515

вателя 24, выходы которого являются управляющими выходами блока 4 С последней ячейки распределителя 23 импульсы поступают на счетчик 12. Когда число импульсов, поступивших на счетчик 12, превысит его разрядность, на его выходе Переполнение появляется сигнал логической 1, который через элемент ИЛИ 15 поступает на генератор 22, останавливая его, и на формирователь 24, вызывая на выходах последнего соответствующие управляющие сигналы. Блок 4 управления управляет работой блоков 2 и 3. Б блоке 2 он при помощи аналогового коммутатора 25 на каждом цикле распределителя 23 подключает к входам АЦП 26 последовательно все датчики 1 параметров объекта. С выхода АЦП 26 цифровая ин- формация поступает на блок 27, где вычисляются текущие средние значения параметров, контролируемых датчиками 1. После того, как число циклов распределителя 23 превысит разрядность счетчика 12, на блок 3 поступает управляющий сигнал с формирователя 24 блока 4 управления о считывании с выхода блока 27 информации о средних значениях параметров объекта контро- ля. В блоке 3 информация кодируется кодером 28, модулируется модулятором 29, превращается в радиосигнал передатчиком 30 и через антенну 31 поступает в эфир. По окончании передачи блок 4 управления выдает управляющий сигнал на коммутатор 16 отключить питание от всех блоков, кроме блока 14, и устройство возвращается в ждущий режим. Таким образом, каждый дат- чик параметров объекта опрашивается в в течение определенного промежутка времени определенное число раз, задаваемое количеством рабочих циклов распределителя 23, после чего инфор- мация усредняется и на диспетчерский пункт передаются усредненные за время замера значения параметров контролируемого объекта. Применение указанного режима контроля с вычислением и передачей среднего значения параметров за время замера имеет более высокую достоверность контроля по сравнению с режимом однократного замера, но это достигается за счет увеличения времени замера, а следовательно и энергопотребления от блока автономного энергоснабжения. Если накопленный в ожидании запроса информации запас

Q 0 5 0 Q 5 0

5

5

66

энергии в аккумуляторной батарее 6 меньше величины энергозатрат на осуществление цикла контроля с усреднением за период измерения, то контроль невозможен. Для того, чтобы повысить надежность контроля следует осуществлять коррекцию режима контроля в зависимости от состояния элементов блока автономного энергоснабжения переходя на одноразовое подключение датчиков 1 параметров к блоку 2 и последующую передачу через блок 3 в эфир информации о мгновенных значениях параметров при малом запасе энергии в аккумуляторной батарее 6 или медленном поступлении энергии в блок

5питания. Это снижает время контроля, а следовательно, и энергозатраты на контроль параметров и позволяет избежать превышения количества потребляемой энергии над поступающей в блок 5. Оценка состояния бпока 5 питания производится по двум параметрам: запас энергии в аккумуляторной батарее

6и скорость поступления энергии в аккумуляторю/ю батарею 6 от батареи 8 солнечных фотоэлементов и термогенератора 7. Если загас или скорость поступления энергии в аккумуляторную батарею 6 малы, то устройство работает в экономичном режиме контроля

с передачей мгновенного значения параметров. Если же запас энергии и скорость ее поступления в аккумуляторную батарею 6 больше определенных минимальных значений, то устройство работает в режиме измерения и передачи усредненных за время замера значений параметров объекта. Величина запаса энергии в аккумуляторной батарее 6 определяется по значению напряжения на ее зажимах под нагрузкой. Меньшее значение выходного напряжения соответствует меньшей степени заряжен- ности. Величина скорости поступления энергии в аккумуляторную батарею 6 пропорциональна перепаду температур между поверхностью действующего трубопровода и окружающей средой и интенсивности светового потока, падающего на батарею 8 солнечных фотоэлементов. Напряжение на зажимах аккумуляторной батареи 6 измеряется датчиком 9, температура поверхности действующего трубопровода и температура окружающей среды измеряются датчиком 10, интенсивность светового потока измеряется датчиком 11, Сигналы с

датчиков 9-11 поступают на информационные входы блока 13, включающего в себя два источника 32 и 33, элемент ЗА, компараторы 35-37 и инверторы 38-40, выходы которых являются выхо- д4ми блока 13. Выходы инверторов 38 и 39 подключены к входам элемента И 41, выход которого и выход инвертора 40 подключены к входам элемента ИЛИ 15 .Если после замыкания коммутаци- орных входов коммутатора 16 напряжение на выходе аккумуляторной батареи 6 станет меньше определенного значения задаваемого уставкой Е, то на выходе лАмпаратора 37 появляется сигнал логического О, который трансформируется в 1 на инверторе 40 и через элемент ИЛИ 15 дает команду блоку 4 управления не начинать нового цикла работы распределителя 23, и считанные образом один раз параметры объекта поступают на блок 3 и в эфир. Если же напряжение на выходе аккуму- л торной батареи 6 не станет ниже оп- рёделенного заданного уровня, то распределитель 23 делает столько циклов, сколько разрешает счетчик 12 и сигнал идет в эфир после усреднения за время замера. На выходе элемента И 41 сиг- нЈл логической 1 появляется лишь в т0м случае, когда 1 присутствует на обоих его входах, что возможно при наличии логических О на выходах обоих компараторов 35 и 36. Логичес- °к;Ий О на выходе компаратора 36 при- сутствует в том случае, если значение сигнала с выхода элемента 34 меньше уровня, определяемого уставкой Е3. Это возможно в случае уменьшения раз- ницы величин падений напряжений на термисторах датчика 10 от одинаковых источников 32 и 33 ниже определенного минимального уровня. Логический О на выходе компаратора 35 присутствует

в случае превышения величины уставки Е- над величиной сигнала с датчика интенсивности светового потока. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 15 Присутствует сигнал логической 1

в случае, если интенсивность светового потока, падающего на батарею солнечных фотоэлементов, и перепад температур между поверхностью действующего трубопровода, к которому прикреплена батарея, и окружающей средой меньше определенных заданных значений, или если напряжение на выходе аккуму

- , 5 0

5

0

5

ляторной батареи 6 под нагрузкой станет меньше определенного заданного уровня. В этих случаях на выходе блока 4 управления после первого же цикла работы распределителя 23 формируется сигнал считывания единственного значения параметров блоком 3, и в эфир передаются результаты мгновенного замера, после чего устройство переходит в ждущий режим.

Формула изобретения

Устройство для контроля рассредоточенных объектов, содержащее коммутатор, вход которого соединен с выходом блока питания, блок управления, лервый выход которого соединен с первым управляющим входом коммутатора, выход которого соединен с входом блока передачи информации, информационный вход которого подключен к выходу блока первичной обработки информации, информационные входы которого являются информационными входами устройства, блок приема, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем контроля режимов работы источников питания и повышения функциональной надежности устройства, в него введены счетчик, элемент ИЛИ, блок контроля режимов работы блока питания и датчик состояния термогенератора, датчик состояния батареи солнечных фотоэлементов и датчик напряжения аккумуляторной батареи, выходы которых подключены к соответствующим входам блока контроля анализатора режимов работы блока питания, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход коммутатора подключен к входам питания блока первичной обработки информации блока управления, блока передачи, счетчика и блока контроля анализатора режимов работы блока питания, выход блока приема подключен к второму управляющему входу коммутатора, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к управляющему входу блока первичной обработки информации, блока передачи и счетному входу счетчика, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока управления.

Фиг.2

Изобретение относится к телемеханике и может быть использовано для дистанционного контроля технологических параметров режима работы скважин. Цель изобретения - расширение области применения за счет контроля режимов работы источника питания и повышение функциональной надежности устройства. Устройство содержит датчик 1, блок 2 первичной обработки информации, блок 3 передачи, блок 4 управления, блок 5 питания энергоснабжения, состоящий избатареи 8 солнечных фотоэлементов, аккумуляторной батареи 6 и термогенератора 7, датчик 9 напряжения аккумуляторной батареи, датчик 10 состояни термогенератора, датчик 11 состояния батареи солнечных фотоэлементов, счетчик 12, блок контроля 13 режимов работы блока питания, элемент ИЛИ 15 и коммутатор 16. 6 ил.

22

СэлеменотаИЛИ 15

г/О-т г-О-тЦ

Т

С блока Ь

С блока пербичной

обработки индж& нации 2

23

Но. счетчик циклоб 12

L-Л ,- х ,

Ла блок KOQLipoba. и передана

2Ь

№z комм

. Влркпербмнои шинфоркоммутатор 16

Фигъ

Ф/ЗЛ

Фи2.5

Риг.6