本實用新型涉及采油裝置技術領域，具體涉及一種采油機器人系統。

背景技術：

目前，國內外機器人領域的相關技術正在迅猛發展，機器人技術的應用已經普及到各個領域，有專家預測，21世紀將是機器人技術革命的時代，機器人作為全面延伸和擴展人的體力和智力的手段將實現當代最高意義的自動化。

在我國石油開采過程中，目前普及的采油設備主要是抽油機，而目前抽油機的控制、數據采集、分析、管理等工作主要還是由人工控制，這就需要大量的人力物力，同時也存在一些安全隱患，尤其對于一些偏遠及環境條件差的地區，出現問題時未能及時發現，因而問題不能及時得到解決，影響采油效率。同時，采油現場需要大量的人力、物力等，而且采油過程中，容易發生事故，現場的工作人員有一定的安全隱患。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種采油機器人系統，通過控制裝置控制抽油機，解決了現有采油技術中人工控制抽油機不能根據地下能量實現自動采油，出現問題無法及時發現和解決，影響采油效率的問題；有效提高了采油效率，實現了油井現場無需人工采油和值守的目標，同時節省了人力和物力，降低了安全風險。

本實用新型通過以下技術手段解決上述問題：一種采油機器人系統，包括控制裝置和抽油機，所述控制裝置包括主控機和電控總成；

所述主控機內設有微控制器，所述微控制器的輸出端連接有顯示模塊；

所述電控總成包括與所述微控制器的輸出端通過電氣控制單元連接的變頻回路；

所述抽油機包括驢頭、游梁、傳動機構、減速器、配重、平衡塊、電動機、支架和底座；所述電動機和減速器之間設置有皮帶輪傳動組，所述游梁遠離驢頭一端設有配重，所述抽油機通過抽油桿連接有采油樹，所述采油樹包括第一套管口和第二套管口，所述采油樹與油管連接；所述電動機通過變頻器與所述微控制器的輸出端連接；

所述抽油機驢頭通過懸繩器安裝有功圖傳感器；所述采油樹的第一套管口上安裝有液面傳感器，所述油管上設有溫度傳感器和油壓傳感器，所述抽油機的減速器側部連接有止點檢測傳感器；

所述止點檢測傳感器、溫度傳感器、油壓傳感器、液面傳感器和功圖傳感器均與所述微控制器的輸入端連接；所述微控制器的輸入端還連接有報警儀。

進一步地，所述微控制器內設有通訊模塊，所述通訊模塊連接一服務器，所述服務器用于接收微控制器的傳送數據和對所述微控制器發送控制指令和信息。

進一步地，還包括一電參模塊，所述電參模塊與所述微控制器的輸入端連接。

更進一步地，所述通訊模塊的通訊方式為CDMA或GPRS方式。

更進一步地，所述服務器還連接有監控計算機。

進一步地，所述主控機內還設微控電路，所述微控電路與所述微控制器的輸入輸出端連接。

進一步地，所述電控總成還包括工頻回路，所述工頻回路通過電氣控制單元和所述微控制器的輸出端相連。

進一步地，所述抽油機為游梁式抽油機。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型通過在微控制器預置邏輯控制程序、井史資料數據和數學模型，同時預設液面高度、泵效控制區域和生產工作制度；外設傳感器實時測量出抽油機的載荷、位移、沖程、沖次數、動液面值、油溫、油壓等參數數據和抽油機驢頭的上下死點位置，發送給所述微控制器，微控制器將測量的載荷與位移繪制成功圖，并通過軟件算法計算出泵效，并結合動液面用于根據地下能量的變化，利用變頻器對抽油機實現智能控制；根據軟件對故障的自動診斷和生產工作制度，通過電氣控制單元控制變頻回路，自動控制抽油機的啟停和運行快慢；當微控制器接收到報警儀探測的警報信息時，微控制器通過通訊模塊進行遠程報警，并把異常信息發送給預設終端。

本實用新型提供的采油機器人系統，較現在的人工采油，自動化程度高，閉環開采，可根據井況和地下能量制定個性化制定個性化的采油模式，自動適應工況和環境變化，可節省大量人力、物力、節能降耗，且不受環境因素制約和影響。

同時本實用新型是一款能自動執行采油作業工作的智能系統，控制裝置與抽油機的完美結合，智能程度高，增加了生產的安全性，降低了人工的勞動強度，減少了安全方面的風險，尤其對于一些偏遠及環境條件差的地區更加適用，效果更加顯著。

附圖說明

圖1是本實用新型提出的一種采油機器人系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型提出的一種采油機器人系統的電路原理圖；

圖中：

1、控制裝置；2、主控機； 3、電控總成；4、通訊模塊；5、微控制器； 7、工頻回路；8、變頻回路；9、止點檢測傳感器；10、溫度傳感器；11、油壓傳感器；12、液面傳感器；13、功圖傳感器；14、抽油桿；15、抽油機；15-1、驢頭；15-2、游梁；15-3、傳動機構；15-4、減速器；15-5、電動機；15-6、支架；15-7、底座；15-8、配重；15-9、平衡塊；16、服務器；17、監控計算機；18、顯示模塊；19、電氣控制單元；20、第一套管口；21、油管；22、采油樹；23、變頻器； 25、報警儀；26、電參模塊；27、第二套管口。

具體實施方式

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

以下將結合附圖對本實用新型進行詳細說明，如圖1~2所示的采油機器人系統裝置，包括控制裝置1和抽油機15，所述控制裝置1包括主控機2和電控總成3；

所述主控機2內設有微控制器5，所述微控制器5的輸出端連接有顯示模塊18；

所述電控總成3包括與所述微控制器5的輸出端通過電氣控制單元19連接的變頻回路8，所述變頻回路8可以實現抽油機15調頻和啟停控制。

所述抽油機15包括驢頭15-1、游梁15-2、傳動機構15-3、減速器15-4、配重15-8、平衡塊15-9、電動機15-5、支架15-6和底座15-7；所述電動機15-5和減速器15-4之間設置有皮帶輪傳動組，所述游梁15-2遠離驢頭15-1一端設有配重15-8，所述抽油機15通過抽油桿14連接有采油樹22，所述采油樹22包括第一套管口20和第二套管口22，所述采油樹22與油管21連接；所述電動機15-5通過變頻器23與所述微控制器5的輸出端連接；

所述抽油機驢頭15-1通過懸繩器安裝有功圖傳感器13；功圖傳感器13主要是測量抽油機15的載荷、位移、沖程、沖次數，測量數據以無線通訊方式通過RTU傳輸給所述主控機2，經過微控制器5內的計算和標定確定泵的抽汲能力、泵的工作情況以及整個抽汲管路的工作情況，判定漏失情況和桿管狀態。

所述采油樹22的第一套管口20上安裝有液面傳感器12，液面傳感器12主要測量油套環空的動液面，測量數據可以通過微控制器5上傳到所述服務器16，通過系統標定后的液面值通過服務器16和通訊模塊4，發送給微控制器5作為控制參量，判斷油井供液能力。

所述油管21上設有溫度傳感器10和油壓傳感器11，溫度傳感器10和油壓傳感器11用來測量原油的油溫和油壓，測量數據可以直接傳輸給所述主控機2，作為計量產量和診斷井況的參數。

所述抽油機的減速器15-4側部連接有止點檢測傳感器9；具體地，所述止點檢測傳感器9安裝在抽油機5減速器15-4側面的立筋上，測量抽油機驢頭15-1的上下死點位置，通過無線通訊方式傳輸給所述主控機2，用于計算抽油機15的上下峰值電流和控制參量。

所述止點檢測傳感器9、溫度傳感器10、油壓傳感器11、液面傳感器12和功圖傳感器13均與所述微控制器5的輸入端連接；

具體地，所述液面傳感器12與所述微控制5實現有線通訊，所述止點檢測傳感器9、溫度傳感器10、油壓傳感器11和功圖傳感器13均與所述微控制器5實現無線通訊；通過各個傳感器將檢測的數據發送為主控機2的微控制器5，通過微控制器5來進行計算分析和故障診斷。

所述微控制器5的輸出端還連接有報警儀25，報警儀25為各種警況探測儀器，報警儀25探測抽油機15和周圍環境變化，報警儀25探測的異常情況發送給微控制器5，并通過通訊模塊4進行遠程報警，并把異常信息發送給預設終端。

在本實用新型的進一步改進中，所述微控制器5內設有通訊模塊4，所述通訊模塊4連接一服務器16，進而實現網絡通訊，所述服務器16通過通訊模塊4 與微控制器5實現數據傳輸和信息發送。

通訊模塊4與微控制器5之間通訊連接，主要是為了進行微控制器5與服務器16的通訊。

在本實用新型的進一步改進中，還包括一電參模塊26，所述電參模塊26與所述微控制器5的輸入端連接。

所述電參模塊26用于采集電壓、電路和功率等電數據，并將數據傳送給微控制器5，通過微控制器5處理后經通訊模塊4傳送給服務器16。

在本實用新型的進一步改進中，所述通訊模塊4的通訊方式為CDMA或GPRS方式。

在本實用新型的進一步改進中，所述服務器16還連接有監控計算機17。通過設置監控計算機17，方便對控制裝置1和抽油機15進行監控，同時也可以及時發現采油工作狀態。

在本實用新型的進一步改進中，所述主控機2內還設微控電路，所述微控電路（圖中未示出）與所述微控制器的輸入輸出端連接。微控電路的目的是為了配合微控制器5的工作，其與所述微控制器5的輸入輸出端連接，微控制器5通過微控電路的端口，實現微控制器與通訊模塊、顯示模塊、電氣控制單元、報警儀、電參模塊和各種外部傳感器等的連接。

具體地，本領域技術人員應該知曉，所述微控制器5內置PID調節方式和邏輯控制程序，根據傳感器測量的工況數據和狀態參數及服務器16發送的信息，與邏輯控制程序設定的標量閾值進行比較，產生出智能控制模式和工作參數；在微控電路的配合下發布和執行各種指令，系統啟動變頻回路8或工頻回路7，通過變頻器23控制抽油機15的電動機15-5轉動和快慢，從而控制了抽油機15按照設定的生產工作制度和工況變化情況啟停和運行，驅動抽油機15執行采油生產。

連接時，微控制器5的輸入輸出口與微控電路連接，微控電路設有多個端口，所述端口分別用于連接通訊模塊4、顯示模塊18、電氣控制單元19、報警儀25、電參模塊26和各種外部傳感器以及變頻器23。

在本實用新型的進一步改進中，所述電控總成3還包括工頻回路7，所述工頻回路7通過電氣控制單元19和所述微控制器5的輸出端相連；所述工頻回路7作為備用回路，防止變頻回路8不能使用時備用。

在本實用新型的進一步改進中，所述抽油機15為游梁式抽油機。

使用本實用新型時，微控制器5將測量的載荷與位移繪制成圖，在顯示模塊18顯示，并通過微控制器5內嵌的軟件算法和數學模型計算出泵效并自動診斷故障，確定泵的抽汲能力、泵的工作情況以及整個抽汲管路的工作情況，判定漏失情況和桿管狀態。液面傳感器12主要測量油套環空的動液面，測量數據可以通過微控制器5和通訊模塊4上傳到所述服務器16，監控計算機17調取服務器16的動液面數據進行標定得到液面值，回傳給微控制器5，微控制器5根據泵效、液面值判斷地下能量和供液能力，利用變頻器23對抽油機15實現智能控制。溫度傳感器10和油壓傳感器11用來測量原油的油溫和油壓，測量數據可以直接傳輸給所述主控機2，作為計量產量和診斷井況的參數。

使用本實用新型時，主控機2相當于采油機器人系統的大腦，而與微控制器5連接的各種傳感器，相當于采油機器人系統的感知部分，測量抽油機15的各種工況數據和狀態參數，而抽油機15相當于采油機器人系統的執行機構。所述微控制器5與抽油機15的電動機通過變頻器23連接，按照微控制器存儲的工作模式和工藝參數，控制電動機自行運行，通過電動機驅動抽油機15執行采油，采油機器人系統根據傳感器傳送的數據，和預設的的數據比較，自動診斷，自動報警。微控制器5通過對各種工況數據和狀態參數的計算、分析、比較和判斷，按預設控制邏輯產生出智能控制模式和工作參數。

本實用新型提供的采油機器人系統，包括控制裝置、各種傳感器、抽油機、服務器、網絡計算機，能實現油井現場設備在遠程信息的協助下，現場無需人為參與，抽油機在控制裝置的控制下，能根據井況和地下能量的變化自動完成啟動、停機和調速的高效采油工作，故障自動診斷，自動發布警報信息，實現真正意義代替人工采油目標。

采油機器人系統裝置的誕生是采油生產發展需求的必然結果，解決了油井分布廣、不易管理的難題，尤其對于油田自動化、智能化和科學化采油管理意義尤為重大。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。