一种油气区地质裂缝监测装置
技术领域
本实用新型涉及油气建设领域，具体是一种油气区地质裂缝监测装置。
背景技术
油气作为一种重要战略性物资，是当今世界最主要的能源，油气的勘探、开发和生产不仅事关国家的经济发展，而且直接关系到国家安全。随着油气企业的高速发展，油气开采也向智能化方向发展，即向智慧油气建设方向发展。智慧油气建设将地理数据与油气建设进行智能化整合，实现油气储量的精准计算和富油气产区的精确预测，能够提高油气开采工作效率及工作质量，增加油气企业经济效益，同时准确识别地质风险，为油气区生产生活提供安全保障。
智慧油气中地质风险的识别包括地质裂缝的监测，其主要通过地质裂缝监测仪器实现。现有的地质裂缝监测仪器通常包括拉线连接的检测箱和外部位移探头，位移探头设于裂缝一侧，检测箱位于裂缝另一侧，当裂缝发生变化时，检测箱内传感器、处理器和收发器等将位移探头拉出的拉线的直线位移变换成电信号处理后向上位机发射。如中国专利文件CN201620071152.5公开的一种用于地质灾害监测的裂缝与视频联动监测预警一体机，包括机箱，机箱内顶板和底板之间垂直设置有隔板，将机箱分为信号收发室和信号处理室，机箱内还设置有控制系统，控制系统包括设置在信号收发室内的DSP处理器，DSP处理器同时与液晶屏、GPRS模块和设置在信号处理室的报警器、视频监控机连接，视频监控机又依次与ADC数模转换器以及位移传感器连接，位移传感器还与测头通过拉线连接，位移传感器、ADC数模转换器、DSP处理器、报警器、GPRS模块和液晶屏构成完整的控制系统，该实用新型解决了现有技术中存在的地面沉降或裂缝在线监测预警系统功能单一、自动化程度低、监测误差大且无法随着监测数据变换而直观看到现场现状的问题。
但地质裂缝监测通常是长期处于户外监测状态，冬季低温天气容易对检测箱内电子设备工作造成影响，特别是油气区的地质裂缝监测，我国三大油田（大庆油田、胜利油田、辽河油田）均位于我国北部地区，冬季天气恶劣，更容易使得检测箱内电子设备不能正常工作，甚至损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种油气区地质裂缝监测装置，其能够在低温/高温天气对监测箱进行恒温加热/制冷，使监测箱内温度维持在一个适宜的范围内，以使监测箱内电子设备保持正常工作，提高监测装置在恶劣低温/高温天气下的工作稳定性。
本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：
一种油气区地质裂缝监测装置，包括拉线连接的监测箱和位移探头，监测箱内设有电源、控制器及分别与控制器连接的数据收发器、位移传感器和报警器，所述监测箱内还设有温度传感器、半导体冷热器和恒温控制模块，温度传感器和半导体冷热器分别与恒温控制模块电连接，恒温控制模块能够根据温度传感器检测的监测箱内温度控制半导体冷热器进行恒温加热和制冷。
优选地，所述恒温控制模块包括相电连接的主控电路和换向驱动电路，主控电路还与温度传感器电连接，换向驱动电路还与半导体冷热器电连接；所述换向驱动电路包括电阻R1至R10，电容C1至C4，三极管Q1和Q2，场效应管Q3至Q6，二极管D1至D8，光耦U1和U2，驱动芯片U3和U4；光耦U1引脚1和U2引脚1分别接主控电路，光耦U1引脚2接电阻R3后接地，光耦U2引脚2接电阻R6后接地；光耦U1引脚4接电阻R1一端后接三极管Q1基级，三极管Q1发射极接光耦U1引脚3后接地，三极管Q1集电极接电阻R2一端后接驱动芯片U3引脚HIN和U4引脚LIN，电阻R2另一端接电阻R1另一端后接供电信号；光耦U2引脚4接电阻R4一端后接三极管Q2基级，三极管Q2发射极接光耦U2引脚3后接地，三极管Q2集电极接电阻R5一端后接驱动芯片U3引脚LIN和U4引脚HIN，电阻R5另一端接电阻R4另一端后接供电信号；驱动芯片U3引脚Vb接电容C2一端后接供电信号，电容C2另一端接U3引脚Vc后接地，U3引脚VCC和VDD连接后接电容C1一端后接供电信号，电容C1另一端接地；驱动芯片U4引脚Vb接电容C3一端后接供电信号，电容C3另一端接U4引脚Vc后接地，U4引脚VCC和VDD连接后接电容C4一端后接供电信号，电容C4另一端接地；驱动芯片U3引脚HO接电阻R7一端后接二极管D1负极，二极管D1正极接电阻R7另一端后接场效应管Q3栅极，U3引脚LO接电阻R8一端后接二极管D5负极，二极管D5正极接电阻R8另一端后接场效应管Q5栅极；驱动芯片U4引脚HO接电阻R9一端后接二极管D4负极，二极管D4正极接电阻R9另一端后接场效应管Q4栅极，U4引脚LO接电阻R10一端后接二极管D8负极，二极管D8正极接电阻R10另一端后接场效应管Q6栅极；场效应管Q3源极接二极管D2负极后接供电信号，场效应管Q3漏极接二极管D2正极后接场效应管Q5源极和二极管D6负极后接半导体冷热器一端，场效应管Q5漏极接二极管D6正极后接地；场效应管Q4漏极接二极管D3负极后接供电信号，场效应管Q4源极接二极管D3正极后接场效应管Q6漏极和二极管D7负极后接半导体冷热器另一端，场效应管Q6源极接二极管D7正极后接地。
优选地，所述主控电路包括控制芯片STM32F103RBT6。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：在监测箱内设置温度传感器、半导体冷热器和恒温控制模块，恒温控制模块包括主控电路和换向驱动电路，使得监测箱内温度得到监控，在监测箱内温度低于下限温度和高于上限温度时主控电路控制换向驱动电路对半导体冷热器通以不同方向的电信号，以分别控制半导体冷热器恒温加热和制冷，从而使得监测箱内温度维持在一个适宜的范围内，使得监测箱内电子设备保持正常工作，提高监测装置在恶劣低温/高温天气下的工作稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实用新型一个具体实施例的换向驱动电路图。
图中：1-监测箱，2-位移探头，3-控制器，4-数据收发器，5-位移传感器，6-报警器，7-温度传感器，8-半导体冷热器，9-恒温控制模块，10-电源。
具体实施方式
以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例：
一种油气区地质裂缝监测装置，其结构与现有技术相似，如图1所示，包括拉线连接的监测箱1和位移探头2，监测箱1内设有电源10、控制器3及分别与控制器3连接的数据收发器4、位移传感器5和报警器6，位移探头2、控制器3、数据收发器4、位移传感器5和报警器6均采用现有市面在售器件。
为提高监测装置在恶劣低温/高温天气下的工作稳定性，本实用新型的监测箱1内还设有温度传感器7、半导体冷热器8和恒温控制模块9，温度传感器7和半导体冷热器8分别与恒温控制模块9电连接，恒温控制模块9能够根据温度传感器7检测的监测箱1内温度控制半导体冷热器8进行恒温加热和制冷。
恒温控制模块9包括设于PCB板上且相电连接的主控电路和换向驱动电路，主控电路还与温度传感器7电连接，换向驱动电路还与半导体冷热器8电连接。其中，主控电路采用控制芯片STM32F103RBT6及其常规外围电路实现。
监测箱1内电气环境复杂，为了提高换向驱动电路的抗干扰性能和工作稳定性，如图2所示，本实用新型换向驱动电路包括电阻R1至R10，电容C1至C4，三极管Q1和Q2，场效应管Q3至Q6，二极管D1至D8，光耦U1和U2，U1和U2型号为4N25，驱动芯片U3和U4，U3和U4型号为IR2110；光耦U1引脚1和U2引脚1分别接主控电路，光耦U1引脚2接电阻R3后接地，光耦U2引脚2接电阻R6后接地；光耦U1引脚4接电阻R1一端后接三极管Q1基级，三极管Q1发射极接光耦U1引脚3后接地，三极管Q1集电极接电阻R2一端后接驱动芯片U3引脚HIN和U4引脚LIN，电阻R2另一端接电阻R1另一端后接供电信号；光耦U2引脚4接电阻R4一端后接三极管Q2基级，三极管Q2发射极接光耦U2引脚3后接地，三极管Q2集电极接电阻R5一端后接驱动芯片U3引脚LIN和U4引脚HIN，电阻R5另一端接电阻R4另一端后接供电信号；驱动芯片U3引脚Vb接电容C2一端后接供电信号，电容C2另一端接U3引脚Vc后接地，U3引脚VCC和VDD连接后接电容C1一端后接供电信号，电容C1另一端接地；驱动芯片U4引脚Vb接电容C3一端后接供电信号，电容C3另一端接U4引脚Vc后接地，U4引脚VCC和VDD连接后接电容C4一端后接供电信号，电容C4另一端接地；驱动芯片U3引脚HO接电阻R7一端后接二极管D1负极，二极管D1正极接电阻R7另一端后接场效应管Q3栅极，U3引脚LO接电阻R8一端后接二极管D5负极，二极管D5正极接电阻R8另一端后接场效应管Q5栅极；驱动芯片U4引脚HO接电阻R9一端后接二极管D4负极，二极管D4正极接电阻R9另一端后接场效应管Q4栅极，U4引脚LO接电阻R10一端后接二极管D8负极，二极管D8正极接电阻R10另一端后接场效应管Q6栅极；场效应管Q3源极接二极管D2负极后接供电信号，场效应管Q3漏极接二极管D2正极后接场效应管Q5源极和二极管D6负极后接半导体冷热器8一端，场效应管Q5漏极接二极管D6正极后接地；场效应管Q4漏极接二极管D3负极后接供电信号，场效应管Q4源极接二极管D3正极后接场效应管Q6漏极和二极管D7负极后接半导体冷热器8另一端，场效应管Q6源极接二极管D7正极后接地；供电信号由电源10提供。
光耦U1和U2对主控电路起到隔离作用，三极管Q1和Q2、驱动芯片U3和U4进一步提高隔离度，且驱动芯片U3和U4抗干扰性高。此外由U3和U4共同驱动场效应管Q3至Q6来控制半导体冷热器8的导通及电信号方向，能够降低电路误动作可能性，提高电路工作稳定性。
当监测箱1内温度适宜时，主控电路无加热和制冷控制信号输出，光耦U1和U2不导通，三极管Q1和Q2导通，U3和U4的HIN脚和LIN脚均为低电平，U3和U4的HO脚和LO脚均无输出，使得四个场效应管Q3至Q6均截止，半导体冷热器8不工作；当温度传感器7检测到监测箱1内温度低于下限温度时，主控电路输出加热控制信号，使光耦U1导通，三极管Q1截止，供电信号经电阻R2加到U3的HIN脚和U4的LIN脚，使U3的HO脚和U4的LO脚输出高电平，使场效应管Q3和Q6导通，供电信号经Q3、半导体冷热器8、Q6到地，使半导体冷热器8工作在加热状态，监测箱1内温度加热至高于下限温度时，主控电路停止输出加热控制信号，半导体冷热器8停止加热，从而实现恒温加热；相反地，当温度传感器7检测到监测箱1内温度高于上限温度时，主控电路输出制冷控制信号，使光耦U2导通，三极管Q2截止，U3的LO脚和U4的HO脚输出高电平，使场效应管Q4和Q5导通，供电信号经Q4、半导体冷热器、Q5到地，半导体冷热器8上电信号换向，工作在制冷状态，监测箱1内温度冷却至低于上限温度时，主控电路停止输出制冷控制信号，半导体冷热器8停止制冷，从而实现恒温制冷。
本实用新型在监测箱1内设置温度传感器7、半导体冷热器8和恒温控制模块9，恒温控制模块9包括主控电路和换向驱动电路，使得监测箱1内温度得到监控，在监测箱1内温度低于下限温度和高于上限温度时主控电路控制换向驱动电路对半导体冷热器8通以不同方向的电信号，以分别控制半导体冷热器8恒温加热和制冷，从而使得监测箱1内温度维持在一个适宜的范围内，使得监测箱1内电子设备保持正常工作，提高监测装置在恶劣低温/高温天气下的工作稳定性。此外对换向驱动电路进行设计，提高其工作隔离度、抗干扰性和稳定性。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
