專利名稱：用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，具體涉及一種用于窨井中的數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)难b置。
背景技術(shù)：
一般的污水井和天然氣井等窨井環(huán)境都具有強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)濕度、無源等環(huán)境特點(diǎn)，檢測(cè)井下信息的手段還停留在手持設(shè)備和聽音法階段，長(zhǎng)時(shí)間的自動(dòng)采集和傳輸裝置未能大規(guī)模的應(yīng)用，目前的井下數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域往往其保護(hù)措施或裝置是限制其大規(guī)模生產(chǎn)和使用的瓶頸，沒有低功耗特性，不具備防腐蝕性氣體液體的侵蝕，因此，一般的數(shù)據(jù)采集儀并不適用于井下嚴(yán)苛的環(huán)境條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題是:提供一種能夠適應(yīng)窨井環(huán)境的數(shù)據(jù)采集傳輸裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，包括:數(shù)據(jù)傳輸電路板、傳感器和無線傳輸天線；所述數(shù)據(jù)傳輸電路板上設(shè)置有微處理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、無線收發(fā)模塊和電源模塊，所述傳感器的信號(hào)輸出端串接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后與微處理器模塊的輸入端口相連，所述微處理器模塊與無線收發(fā)模塊相連，所述無線收發(fā)模塊與無線傳輸天線相連，所述電源模塊為整個(gè)裝置供電；
所述數(shù)據(jù)傳輸電路板安裝在鎧裝殼體內(nèi)，所述鎧裝殼體通過防盜固定外殼安裝在窨井井壁上，上述傳感器安 裝在窨井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)，上述無線傳輸天線安裝在地面上，傳感器和無線傳輸天線均通過不銹鋼波紋管與鎧裝殼體連接。所述鎧裝殼體的結(jié)構(gòu)為:包括主殼體和大堵頭,所述主殼體與大堵頭通過主機(jī)端面密封螺釘連接，主殼體和大堵頭的連接端面設(shè)置有主機(jī)防水膠圈，主殼體內(nèi)安裝有用于固定電池的主機(jī)電池卡簧；
所述不銹鋼波紋管的兩端均設(shè)置有第一波紋管連接件、第二波紋管連接件和第三波紋管連接件，不銹鋼波紋管通過上述波紋管連接件與傳感器、無線傳輸天線和大堵頭連接固定，不銹鋼波紋管與大堵頭的連接處設(shè)置有波紋管防水墊圈；
所述不銹鋼波紋管中安裝有傳輸電纜，所述傳感器和無線傳輸天線通過各自的傳輸電纜與安裝在大堵頭中的數(shù)據(jù)傳輸電路板電氣連接，所述數(shù)據(jù)傳輸電路板上的電源模塊與安裝在主殼體中的電池電連接。所述防盜固定外殼的結(jié)構(gòu)為:包括有防盜盒、防盜外殼和防盜螺母，所述防盜盒和防盜外殼通過防盜螺母安裝固定；
所述防盜盒上設(shè)置有安裝鎧裝殼體的上壓板，所述鎧裝殼體通過上壓板上的銷釘和擰緊圓柱螺母固定在上壓板上；
所述防盜固定外殼通過防盜盒安裝在窨井井壁上。
所述主殼體上設(shè)置有氣動(dòng)口，所述氣動(dòng)口上安裝有防水堵頭和堵頭防水膠圈。所述鎧裝殼體中充有惰性氣體。所述傳感器包括有濕度傳感器、液位傳感器、壓力傳感器和可燃?xì)怏w濃度傳感器。所述可燃?xì)怏w濃度傳感器的外殼結(jié)構(gòu)為:包括紅外CH4濃度敏感探頭、采集電路板、防水透氣膜雙層膠墊、防護(hù)殼體、止轉(zhuǎn)墊圈和透氣堵頭；
所述紅外CH4濃度敏感探頭集成在采集電路板上，所述防護(hù)殼體為兩端開口的殼體，防護(hù)殼體的一開口端從內(nèi)向外依次安裝有防水透氣膜雙層膠墊、止轉(zhuǎn)墊圈和透氣堵頭，上述采集電路板安裝在防護(hù)殼體中，上述傳輸電纜穿過防護(hù)殼體的另一開口端與采集電路板電氣連接；所述透氣堵頭上均勻分布有Φ2.5mm的透氣孔。所述傳輸電纜采用帶屏蔽的三芯電纜。所述防護(hù)殼體中充有惰性氣體。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
一、本發(fā)明具有很強(qiáng)的防腐性和防水性，本發(fā)明通過鎧裝殼體安裝，數(shù)據(jù)采集儀不受井下強(qiáng)酸強(qiáng)堿氣體液體的損壞，其傳輸線纜也通過不銹鋼波紋管進(jìn)行耐腐蝕保護(hù)，同時(shí)具有一定的柔韌性，方便安裝；整個(gè)裝置防水等級(jí)達(dá)到IP68，保證內(nèi)部裝置的防水性；
二、本發(fā)明具有很強(qiáng)的防爆性，本發(fā)明將采氣室和電路傳輸兩個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)中分開，電路傳輸存在氣密性，整個(gè)裝置充入惰性氣體，保證系統(tǒng)具有很高的防爆性；
三、本發(fā)明能夠在天線設(shè)計(jì)中，采用不銹鋼波紋管進(jìn)行保護(hù)，起到了屏蔽噪聲的作用，并將天線頭接入地上，保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；
四、本發(fā)明精度高、功耗低，本發(fā)明采用高靈敏度、高精度的紅外氣體敏感元件，并且在電路設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮功耗要求，使整個(gè)裝置能夠達(dá)到長(zhǎng)期精準(zhǔn)運(yùn)行；
五、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，外形美觀，便于安裝使用。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明中鎧裝殼體的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中防盜固定外殼的結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖3中防盜盒的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明中可燃?xì)怏w濃度傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明中采集電路板的結(jié)構(gòu)示意 圖中:1為數(shù)據(jù)傳輸電路板、2為傳感器、3為無線傳輸天線、4為微處理器模塊、5為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、6為無線收發(fā)模塊、7為電源模塊、8為鎧裝殼體、9為防盜固定外殼、10為不銹鋼波紋管、11為主殼體、12為大堵頭、13為主機(jī)端面密封螺釘、14為主機(jī)防水膠圈、15為主機(jī)電池卡簧、16為第一波紋管連接件、17為第二波紋管連接件、18為第三波紋管連接件、19為波紋管防水墊圈、20為傳輸電纜、21為防盜盒、22為防盜外殼、23為防盜螺母、24為上壓板、25為銷釘、26為擰緊圓柱螺母、27為防水堵頭、28為堵頭防水膠圈、29為紅外CH4濃度敏感探頭、30為采集電路板、31為防水透氣膜雙層膠墊、32為防護(hù)殼體、33為止轉(zhuǎn)墊圈、34為透氣堵頭。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，包括:數(shù)據(jù)傳輸電路板
1、傳感器2和無線傳輸天線3 ;所述數(shù)據(jù)傳輸電路板I上設(shè)置有微處理器模塊4、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5、無線收發(fā)模塊6和電源模塊7，所述傳感器2的信號(hào)輸出端串接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5后與微處理器模塊4的輸入端口相連，所述微處理器模塊4與無線收發(fā)模塊6相連，所述無線收發(fā)模塊6與無線傳輸天線3相連，所述電源模塊7為整個(gè)裝置供電。所述微處理器模塊4采用低功耗MCU，采用TI低功耗單片機(jī)MSP430系列，其七種低功耗模式保證了系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)；上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5選用MCU內(nèi)部的高精度16位差分/單端AD采集模擬量；上述電源模塊7連接的電池選用高電量鋰電池組，保證設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的不間斷工作；其供電電壓為4.25V，為無線收發(fā)模塊6直接供電，微處理器模塊4的供電由鋰電池組經(jīng)過高效LDO轉(zhuǎn)換為3.3V。

所述數(shù)據(jù)傳輸電路板I安裝在鎧裝殼體8內(nèi)，所述鎧裝殼體8通過防盜固定外殼9安裝在窨井井壁上，上述傳感器2安裝在窨井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)，上述無線傳輸天線3安裝在地面上，傳感器2和無線傳輸天線3均通過不銹鋼波紋管10與鎧裝殼體8連接。上述無線傳輸天線3采用800MHz、00MHz GPRS 3dbi全向天線，所述無線收發(fā)模塊6采用GPRS無線收發(fā)模塊，上述無線傳輸天線3安裝在窨井邊的地面上，在井邊路面上開長(zhǎng)寬深分別200 X 200 X 150mm見方的槽，并在槽的底部?jī)A斜著鉆一個(gè)直徑為50mm的孔直通井壁；將無線傳輸天線3的線穿過不銹鋼波紋管10與鎧裝殼體8中的數(shù)據(jù)傳輸電路板I電連接，起到了屏蔽噪聲的作用，保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。如圖2所示，所述鎧裝殼體8的結(jié)構(gòu)為:包括主殼體11和大堵頭12，所述主殼體11與大堵頭12通過主機(jī)端面密封螺釘13連接，主殼體11和大堵頭12的連接端面設(shè)置有主機(jī)防水膠圈14,主殼體11內(nèi)安裝有用于固定電池的主機(jī)電池卡簧15。所述不銹鋼波紋管10的兩端均設(shè)置有第一波紋管連接件16、第二波紋管連接件17和第三波紋管連接件18，不銹鋼波紋管10通過上述波紋管連接件與傳感器2、無線傳輸天線3和大堵頭12連接固定，不銹鋼波紋管10與大堵頭12的連接處設(shè)置有波紋管防水墊圈19。所述不銹鋼波紋管10中安裝有傳輸電纜20，所述傳感器2和無線傳輸天線3通過各自的傳輸電纜20與安裝在大堵頭12中的數(shù)據(jù)傳輸電路板I電氣連接，所述數(shù)據(jù)傳輸電路板I上的電源模塊7與安裝在主殼體11中的電池電連接；所述主殼體11上設(shè)置有氣動(dòng)口，所述氣動(dòng)口上安裝有防水堵頭27和堵頭防水膠圈28 ;所述鎧裝殼體8中充有惰性氣體。如圖3和圖4所示，所述防盜固定外殼9的結(jié)構(gòu)為:包括有防盜盒21、防盜外殼22和防盜螺母23，所述防盜盒21和防盜外殼22通過防盜螺母23安裝固定；所述防盜盒21上設(shè)置有安裝鎧裝殼體8的上壓板24，所述鎧裝殼體8通過上壓板24上的銷釘25和擰緊圓柱螺母26固定在上壓板24上；所述防盜固定外殼9通過防盜盒21安裝在窨井井壁上。所述傳感器2包括有濕度傳感器、液位傳感器、壓力傳感器和可燃?xì)怏w濃度傳感器，所述溫度傳感器采用精度為±0.3°C，防水等級(jí)IP68的微功耗傳感器；所述壓力傳感器采用精度為±0.15%FS，防水等級(jí)IP68的微功耗傳感器；所述液位傳感器:精度為±0.15%FS的，防水等級(jí)IP68的微功耗傳感器；所述可燃?xì)怏w濃度傳感器:精度為±0.15%FS的，防水等級(jí)IP68的微功耗傳感器。如圖5和圖6所示，所述可燃?xì)怏w濃度傳感器的外殼結(jié)構(gòu)為:包括紅外CH4濃度敏感探頭29、采集電路板30、防水透氣膜雙層膠墊31、防護(hù)殼體32、止轉(zhuǎn)墊圈33和透氣堵頭34 ;所述紅外CH4濃度敏感探頭29集成在采集電路板30上，所述防護(hù)殼體32為兩端開口的殼體，防護(hù)殼體32的一開口端從內(nèi)向外依次安裝有防水透氣膜雙層膠墊31、止轉(zhuǎn)墊圈33和透氣堵頭34，上述采集電路板30安裝在防護(hù)殼體32中，上述傳輸電纜20穿過防護(hù)殼體32的另一開口端與采集電路板30電氣連接。上述紅外CH4濃度敏感探頭29采用紅外原理對(duì)CH4氣體濃度信息進(jìn)行識(shí)別，供電
3.3V，工作電流f 8mA，功耗小，并且安裝在防護(hù)殼體32中，受外界光線影響較小，采集精度高；上述采集電路板30為紅外CH4濃度敏感探頭29提供必要的電源和線纜接口，方便安裝；所述傳輸電纜20采用帶屏蔽的三芯電纜，有效屏蔽噪聲影響，保證采集精度。上述防水透氣膜雙層膠墊31在未浸入水中的無壓力條件下可進(jìn)行700ml/min/
cm2的氣體置換，保證采集實(shí)時(shí)準(zhǔn)確；在浸入水中時(shí)，該透氣膜具有IP68的防水等級(jí)，保護(hù)
內(nèi)部電路不受損壞，解決了防水性需求和氣體采集需求并存的問題。所述防護(hù)殼體32采用加入鉻鎳的不銹鋼，具有很強(qiáng)的防水和防腐特性，整個(gè)裝置具有氣密性，防水等級(jí)達(dá)到IP68，防護(hù)殼體32中充有惰性氣體，提高整個(gè)裝置的防爆性，保證整個(gè)裝置在工作狀態(tài)下不具有爆炸的可能。上述止轉(zhuǎn)墊圈33采用端面密封技術(shù)，在壓緊防水透氣膜雙層膠墊31的同時(shí)，防止因轉(zhuǎn)動(dòng)引起防水透氣膜損壞或變形失去防水透氣功能。上述透氣堵頭34采用不銹鋼材質(zhì)，用于端面壓緊防水透氣膜；其端面上均勻分布Φ2.5mm的透氣孔,保證采氣及時(shí)準(zhǔn)確。上述可燃?xì)怏w 濃度傳感器具有采集精度高、功耗小、防水等級(jí)高、防腐蝕性好等特點(diǎn)，有效的解決了窨井環(huán)境中CH4氣體濃度信息采集問題，且具有良好的穩(wěn)定性和通用性。
權(quán)利要求
1.用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，包括:數(shù)據(jù)傳輸電路板(I)、傳感器(2)和無線傳輸天線(3 );其特征在于:所述數(shù)據(jù)傳輸電路板(I)上設(shè)置有微處理器模塊(4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(5)、無線收發(fā)模塊(6)和電源模塊(7)，所述傳感器(2)的信號(hào)輸出端串接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(5)后與微處理器模塊(4)的輸入端口相連，所述微處理器模塊(4)與無線收發(fā)模塊(6)相連，所述無線收發(fā)模塊(6)與無線傳輸天線(3)相連，所述電源模塊(7)為整個(gè)裝置供電； 所述數(shù)據(jù)傳輸電路板(I)安裝在鎧裝殼體(8 )內(nèi)，所述鎧裝殼體(8 )通過防盜固定外殼(9)安裝在窨井井壁上，上述傳感器(2)安裝在窨井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)，上述無線傳輸天線(3)安裝在地面上，傳感器(2)和無線傳輸天線(3)均通過不銹鋼波紋管(10)與鎧裝殼體(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述鎧裝殼體(8)的結(jié)構(gòu)為:包括主殼體(11)和大堵頭(12)，所述主殼體(11)與大堵頭(12)通過主機(jī)端面密封螺釘(13)連接，主殼體(11)和大堵頭(12)的連接端面設(shè)置有主機(jī)防水膠圈(14),主殼體(11)內(nèi)安裝有用于固定電池的主機(jī)電池卡簧(15)； 所述不銹鋼波紋管(10)的兩端均設(shè)置有第一波紋管連接件(16)、第二波紋管連接件(17)和第三波紋管連接件(18)，不銹鋼波紋管(10)通過上述波紋管連接件與傳感器(2)、無線傳輸天線(3)和大堵頭(12)連接固定，不銹鋼波紋管(10)與大堵頭(12)的連接處設(shè)置有波紋管防水墊圈(19); 所述不銹鋼波紋管(10)中安裝有傳輸電纜(20)，所述傳感器(2)和無線傳輸天線(3)通過各自的傳輸電纜(20 )與安裝在大堵頭(12 )中的數(shù)據(jù)傳輸電路板(I)電氣連接，所述數(shù)據(jù)傳輸電路板(I)上的電源模塊(7)與安裝在主殼體(11)中的電池電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述防盜固定外殼(9)的結(jié)構(gòu)為:包括有防盜盒(21)、防盜外殼(22)和防盜螺母(23)，所述防盜盒(21)和防盜外殼(22)通過防盜螺母(23)安裝固定； 所述防盜盒(21)上設(shè)置有安裝鎧裝殼體(8 )的上壓板(24 )，所述鎧裝殼體(8 )通過上壓板(24)上的銷釘(25)和擰緊圓柱螺母(26)固定在上壓板(24)上； 所述防盜固定外殼(9)通過防盜盒(21)安裝在窨井井壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述主殼體(11)上設(shè)置有氣動(dòng)口，所述氣動(dòng)口上安裝有防水堵頭(27 )和堵頭防水膠圈(28 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述鎧裝殼體(8)中充有惰性氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述傳感器(2)包括有濕度傳感器、液位傳感器、壓力傳感器和可燃?xì)怏w濃度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述可燃?xì)怏w濃度傳感器的外殼結(jié)構(gòu)為:包括紅外CH4濃度敏感探頭(29)、采集電路板(30)、防水透氣膜雙層膠墊(31)、防護(hù)殼體(32)、止轉(zhuǎn) 墊圈(33)和透氣堵頭(34)； 所述紅外CH4濃度敏感探頭(29)集成在采集電路板(30)上，所述防護(hù)殼體(32)為兩端開口的殼體，防護(hù)殼體(32)的一開口端從內(nèi)向外依次安裝有防水透氣膜雙層膠墊(31 )、止轉(zhuǎn)墊圈(33 )和透氣堵頭(34)，上述采集電路板(30 )安裝在防護(hù)殼體(32 )中，上述傳輸電纜(20)穿過防護(hù)殼體(32)的另一開口端與采集電路板(30)電氣連接；所述透氣堵頭(34)上均勻分布有Φ2.5mm的透氣孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述傳輸電纜(20 )采用帶屏蔽的三芯電纜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，其特征在于:所述防護(hù)殼體(32)中充有 惰性氣體。
全文摘要
本發(fā)明用于井下數(shù)據(jù)采集和無線傳輸?shù)脑O(shè)備，屬于窨井?dāng)?shù)據(jù)采集傳輸裝置技術(shù)領(lǐng)域；解決的技術(shù)問題是提供一種能夠適應(yīng)窨井環(huán)境的數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；采用的技術(shù)方案是包括數(shù)據(jù)傳輸電路板、傳感器和無線傳輸天線，數(shù)據(jù)傳輸電路板安裝在鎧裝殼體內(nèi)，鎧裝殼體通過防盜固定外殼安裝在窨井井壁上，上述傳感器安裝在窨井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)，上述無線傳輸天線安裝在地面上，傳感器和無線傳輸天線均通過不銹鋼波紋管與鎧裝殼體連接；本發(fā)明適用于各種窨井環(huán)境中。
文檔編號(hào)H04B1/38GK103236144SQ201310107288
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者李瑋, 吳曉闖, 陶波, 王浩, 王玉宏, 晉吉平 申請(qǐng)人:太原羅克佳華工業(yè)有限公司