一种电缆提升预警电路、装置和测井绞车电缆预警系统
技术领域
本实用新型涉及油田测试井领域，具体说是一种电缆提升预警电路、装置和测井绞车电缆预警系统。
背景技术
预警系统是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品，预警系统分为机械式预警系统和电子式预警系统，随着科技的进步，机械式预警系统越来越多地被先进的电子式预警系统代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、油田检测等领域，与社会生产密不可分。
目前，大庆油田生产测井绞车上使用的是电子式预警系统。测井绞车在起下电缆过程中，经常会出现马丁代克轮子丢转的现象，造成电缆深度的误差大，这样的情况在冬季生产施工时出现的频率非常高。由于电缆深度误差大，会造成上提仪器掉井或脱落的安全事故，大大影响测井生产施工的顺利进行。严重时仪器串井口脱落存在砸伤人员的安全隐患。现用的电缆预警系统是以光电脉冲为触发信号来预警的，由于冬天施工结冰、测量轮磨损、介质打滑导致的预警深度往往和实际差出很多，冬季施工深度误差最大达200m。故需要通过更加先进的预警系统来预防此类事情的发生，及时预警，及时发现和处理紧急情况，最大限度的降低安全事故发生，以保证电缆及人员的安全，本实用新型一种测井绞车电缆预警系统，能够准确及时的起到预警的功能，避免严重生产事故的发生。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供一种电缆提升预警电路、装置和测井绞车电缆预警系统，以解决电缆提升长度有误差导致安全事故发生的问题。
第一方面，本实用新型提供一种电缆提升预警电路，包括：电缆和感磁机构；
所述电缆上预设若干磁记号，所述感磁机构与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与报警电路连接；
所述感磁机构，用于检测所述磁记号；
所述控制器，用于根据所述感磁机构检测的所述磁记号的数量以及预设数量来控制所述报警电路报警或者不报警。
优选地，所述感磁机构通过信号提取电路与所述控制器的输入端连接；
所述感磁机构，还用于将所述磁记号转换为电信号；
所述信号提取电路，用于将所述电信号进行提取。
优选地，所述信号提取电路，包括：放大电路；
所述放大电路的输入端与所述感磁机构的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述放大电路，用于对所述电信号进行放大。
优选地，所述信号提取电路，还包括：微分电路；
所述微分电路的输入端与所述放大电路的输出端，所述微分电路的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述微分电路，用于提取所述电信号的突变信号。
优选地，所述信号提取电路，还包括：滤波电路；
所述微分电路的输出端通过所述滤波电路与所述控制器的输入端连接；
所述滤波电路，用于对所述突变信号进行滤波。
优选地，所述报警电路为语音报警电路、声音报警电路或光报警电路的一种或几种。
优选地，所述控制器为单片机。
第二方面，本实用新型提供一种电缆提升预警装置，包括：
如上述一种电缆提升预警电路；以及
壳体；
所述电缆提升预警电路在所述壳体内侧。
第三方面，本实用新型提供一种测井绞车电缆预警系统，包括：
如上述一种电缆提升预警电路；或
如上述一种电缆提升预警装置；以及
绞车面板连接头；
所述绞车面板连接头分别与所述控制器和绞车面板连接，通过所述绞车面板用于为所述控制器提供电源。
优选地，所述电缆的一端与滚筒连接，所述电缆的另一端与井下测井仪器连接。
本实用新型至少具有如下有益效果：
本实用新型提供一种电缆提升预警电路、装置和测井绞车电缆预警系统，以解决电缆提升长度有误差导致安全事故发生的问题。
本实用新型能避免仪器快速冲出井口等事故，更保证了施工的安全，员工的安全，提高施工效率。
附图说明
通过以下参考附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的电路原理框图；
图2是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的信号提取电路的电路原理图；
图3是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的控制器的外围电路以及采样电路的电路原理图；
图4是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的驱动电路的电路原理图；
图5是本实用新型实施例一种测井绞车电缆预警系统的示意图；
图6是本实用新型实施例一种测井绞车电缆预警系统的应用示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是值得说明的是，本实用新型并不限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本实用新型。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本实用新型的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的电路原理框图。如图1所示，一种电缆提升预警电路，包括：电缆4和感磁机构1，电缆4上预设若干磁记号41（见图6），感磁机构1与控制器7的输入端连接，控制器7的输出端与报警电路连接；感磁机构1，用于检测磁记号41（见图6）；控制器7，用于根据感磁机构1检测的磁记号41（见图6）的数量以及预设数量来控制报警电路报警或者不报警。
具体地说，电缆4上预设若干磁记号41（见图6）或者磁性物质，磁性物质可为磁铁。例如，在距离电缆头50m处制作4个的电缆磁记号（磁铁），每隔半米或者1米设置1用击磁器做一个电缆磁记号。
具体地说，感磁机构1为一种记号器或者一种磁性记号器（线圈），记号器1固定不动，记号器1可以将电缆磁记号转换为电脉冲信号。感磁机构1检测磁记号41（标号见图6），当控制器7根据感磁机构1检测的磁记号41的数量以及预设数量来控制报警电路报警或者不报警。
在本实用新型中，控制器7用于根据感磁机构1检测的磁记号41（标号见图6）的数量以及预设数量来控制报警电路报警或者不报警。具体地说，预设数量可为N个，此时若干磁记号41的数量应该大于或者等于N个。当控制器7检测到磁记号41的数量大于或者等于预设数量时，则控制器7控制报警电路进行报警提示，操作人员可以根据报警提示不再提升电缆；当控制器7检测到磁记号41的数量小于预设数量时，则控制器7控制报警电路不进行报警提示。
在本实用新型公开的实施例中，若干磁记号41（标号见图6）的数量为4个，预设数量为4个，当控制器7检测到4个磁记号41后，则控制器7控制报警电路进行报警提示；控制器71检测的磁记号41的数量少于4个，则控制报警电路不报警。
在本实用新型的图1中，感磁机构1通过信号提取电路8与控制器7的输入端连接；感磁机构1，还用于将磁记号41（标号见图6）转换为电信号；信号提取电路8，用于将电信号进行提取。
在本实用新型公开的实施例中，若干磁记号41为磁性物质，当感磁机构1感应到磁性物质后，感磁机构1产生感应电信号，电信号需要通过信号提取电路8给控制器7，控制器7对磁记号41的数量进行计数。
在本实用新型的图1中，信号提取电路8，包括：放大电路81；放大电路81的输入端与感磁机构1的输出端连接，放大电路81的输出端与控制器7的输入端连接；放大电路81，用于对电信号进行放大。具体地说，当感磁机构1感应到磁性物质后，感磁机构1产生感应电信号，电信号较为微弱，如经过放大后，可以避免因为电信号微弱造成丢失。因此本实用新型的信号提取电路8，包括：放大电路81，放大电路81对电信号进行放大，可以避免因为电信号微弱造成丢失的问题。
在本实用新型的图1中，信号提取电路8，还包括：微分电路82；微分电路82的输入端与放大电路81的输出端，微分电路82的输出端与控制器7的输入端连接；微分电路82，用于提取电信号的突变信号。
具体地说，当电缆4（标号见图6）上升过程中，若干磁记号41（标号见图6）没有与感磁机构1接触或者到达感磁机构1的附近时，感磁机构1检测不到磁记号41；当电缆4继续提升，若干磁记号41与感磁机构1接触或者到达感磁机构1的附近时，感磁机构1检测到磁记号41，此时电信号会产生突变信号，比如由0A到0.05A。0.05A经过放大电路81后，若放大电路81的放大 倍数为10，放大电路81将0.05A放大到0.5A。微分电路82可以检测到0.5A的突变信号。
在本实用新型的图1中，信号提取电路8，还包括：滤波电路83；微分电路82的输出端通过滤波电路83与控制器7的输入端连接；滤波电路83，用于对突变信号进行滤波。滤波电路83为本领域人员通用的电路，在此不进行详细说明。
在本实用新型的图1中，报警电路9为语音报警电路、声音报警电路或光报警电路的一种或几种。在本实用新型中，报警电路9优选声音报警电路，声音报警电路包括：蜂鸣器。以下以蜂鸣器为例进行说明。
在本实用新型的图1中，控制器7为单片机，单片机可以为型号为C8051F040的微处理器，具体详见图3描述。
本实用新型同时还一种电缆提升预警装置，包括：如上一种电缆提升预警电路2（标号见图5）；以及壳体；所述电缆提升预警电路2在所述壳体内侧。
图2是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的信号提取电路的电路原理图。如图1和2所示，信号提取电路8包括：1个差分放大器U1、2个运算放大器（第一运算放大器U2A和第二运算放大器U2B）、2个ESD二极管（静电二极管）及外围电阻电容。
在本实用新型的图2中，ESD二极管，包括：第三静电二极管W3、第四静电二极管W4，第三静电二极管W3、第四静电二极管W4的作用是对两路差分信号进行限幅保护，防止外界强干扰破坏后级放大电路。
在本实用新型的图1和2中，放大电路81，包括：差分放大器U1以及/或保护电路，保护电路，包括，第三静电二极管W3、第四静电二极管W4。
在本实用新型的图2中，两路差分电信号经由第三电阻R3、第十电阻R10及第三电容C3构成的低通滤波器后输入至差分放大器U1的引脚7与引脚4进行前级放大，其中差分放大器U1的引脚1与引脚8之间接有第四电阻R4，第四电阻R4用于差分放大器U1的增益调节，第十一电阻R11和第十二电阻R12为偏置电阻。
在本实用新型的图1和2中，初级放大后的电信号经微分电路82将高频成分（电信号的突变信号）提取出来。微分电路82的输入端与放大电路81的输出端连接。
在本实用新型的图2中，微分电路82，包括：第一运算放大器U2A、第二电容C2、第七电容C7以及第九电容C9。
在本实用新型的图1和2中，滤波电路83，包括：第一滤波电路和第二滤波电路。第一滤波电路，包括：第三十四电容C34和第六电容C6。第一滤波电路的输入端与微分电路82的输出端连接，第一滤波电路的输出端与第二滤波电路的输入端连接，第二滤波电路，包括：第二运算放大器U2B和低通滤波电路。
第一滤波电路的作用是阻隔直流信号，隔直后的信号又进一步输入至以第二运算放大器U2B为核心的低通滤波电路，电信号输入至第二运算放大器U2B的反向输入端引脚6，同向输入端引脚5通过第十一电阻R11与地相连接，十一电阻R11的作用是调节第二运算放大器U2B的偏置电压，从电路标号ACDIN输出适合控制器7（单片机U2）的采集及处理的电信号。
在本实用新型的图1和图2中，感磁机构1可选择线圈，线圈的一端ACD1与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与差分放大器U1的3脚、第一电阻R1的一端、第三静电二极管W3的2脚端连接，第三静电二极管W3的1脚端接模拟地，第一电阻R1的另一端接模拟地。线圈的另一端ACD2与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端分别与差分放大器U1的2脚、第十二电阻R12的一端、第四静电二极管W4的2脚端连接，第四静电二极管W4的1脚端接模拟地，第十二电阻R12的另一端接模拟地。
在本实用新型的图2中，差分放大器U1的1脚和8脚通过第四电阻R4连接，差分放大器U1的7脚接+12V电源，差分放大器U1的4脚接-12V电源，差分放大器U1的5脚接模拟地。
在本实用新型的图2中，差分放大器U1的5脚与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端分别与第一运算放大器U2A的2脚以及第一运算放大器U2A的1脚连接；第五电阻R5的另一端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端通过第七电容接模拟地。
在本实用新型的图2中，第一运算放大器U2A的4脚接-12V电源，第一运算放大器U2A的8脚接+12V电源。
在本实用新型的图2中，第一运算放大器U2A的1脚通过并联的第三四电容C34和第六电容C6与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第二运算放大器U2B的6脚连接，第二运算放大器U2B的6脚还通过并联的第一电容C1和第二电阻R2与第二运算放大器U2B的7脚连接。第二运算放大器U2B的5脚经过第十一电阻R11接模拟地。第二运算放大器U2B的7脚与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端通过第五电容C5接模拟地。第八电阻R8的另一端与控制器7（单片机）的输入端连接。
图3是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的控制器的外围电路以及采样电路的电路原理图。如图3所示，控制器7为单片机，单片机可以为型号为C8051F040的微处理器。微处理器（单片机）最小系统，包含复位电路、JTAG软件烧录电路、晶振电路及ADC参考电压产生电路。
在本实用新型的图3中，复位电路采用RC充放电电路，其中第十三电阻R13及第十七电容C17为充放电阻电容，使本系统在上电瞬间能够为控制器7（单片机U4）提供复位信号040/RST。具体地说，第十三电阻R13的一端与+3.3V电源（标号+3VD2）连接，第十三电阻R13的另一端与第十七电容C17的一端连接，第十七电容C17的另一端接地，第十三电阻R13的另一端与单片机的5脚连接。
在本实用新型的图3中，JTAG软件烧录电路为外接JTAG下载器提供10PIN下载接口。JTAG软件烧录电路的分别与控制器7（单片机U4）的1-4脚连接。
在本实用新型的图3中，晶体振荡电路中的晶振采用无源晶体振荡器JZ1，外接由第二十九电容C29、第三十电容C30及第十八电阻R18构成的RC谐振电路为微处理器提供准确时基。具体地说，第二十九电容C29的一端和第三十电容C30的一端接地，第二十九电容C29的另一端和第三十电容C30的另一端与无源晶体振荡器JZ1的两端连接，无源晶体振荡器JZ1的两端还并接有第十八电阻R18，第十八电阻R18的两端分别与控制器7（单片机U4）的26脚和27脚连接。
在本实用新型的图3中，控制器7（单片机U4）的37脚接+3.3V电源（标号+3VD2）, 控制器7（单片机U4）的37脚还分别与第三十一电容C31的一端以及第三十二电容C32的一端连接，第三十一电容C31的另一端以及第三十二电容C32的另一端接地，控制器7（单片机U4）的38脚接地。同时，控制器7（单片机U4）的64脚接+3.3V电源（标号+3VD2）, 控制器7（单片机U4）的64脚还分别与第二十六电容C26的一端以及第二十四电容C24的一端连接，第二十六电容C26的另一端以及第二十四电容C24的另一端接地，控制器7（单片机U4）的63脚接地。同时，控制器7（单片机U4）的90脚接+3.3V电源（标号+3VD2）, 控制器7（单片机U4）的90脚还分别与第四电容C4的一端以及第八电容C8的一端连接，第四电容C4的另一端以及第八电容C8的另一端接地，控制器7（单片机U4）的89脚接地。
在本实用新型的图3中，ADC参考电压由微处理器输出的VREF高精度电压基准，利用第十四电阻R14、第十五电阻R15分压提供。
具体地说，单片机C8051F040利用引脚1-引脚4为外部JTAG下载器提供烧录信号，引脚5为复位信号输入，引脚24为高频信号ADC采样输入，引脚26、引脚27为晶振输入，引脚46为电路工作指示灯控制输出，引脚47为故障报警指示灯控制输出，引脚49为故障报警蜂鸣器（报警电路9）控制输出。
图4是本实用新型实施例一种电缆提升预警电路的驱动电路的电路原理图。如图1和4所示，控制器7（单片机U4）与报警电路9之间还具有报警驱动电路。
在本实用新型的图1和图3中，报警驱动电路，包括两个NPN型晶体管，分别为第一晶体管Q1和第二晶体管Q2，第十九电阻R19为上拉电阻，确保在控制器7（单片机U4）未正常工作时仍能提供确定电平，控制器7（单片机U4）Q1起到隔离前级、驱动后级的作用，第二晶体管Q2实现小电压+3.3V对大电压+12V的控制，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2在工作时均处于饱和区在实现小电压控制器7（单片机U4）对大电压蜂鸣器（报警电路9）控制的同时，降低系统能耗。
具体地说，控制器7（单片机U4）的48脚ACDBZR分别与第十九电阻R19的一端以及第二十一电阻R21的一端连接，与第十九电阻R19的另一端与+3.3V电源（标号+3VD2）连接，第二十一电阻R21的另一端与第一晶体管Q1的基极连接，第一晶体管Q1的发射极接地，第一晶体管Q1的集电极与第十六电阻R16的一端以及第十七电阻R17的一端连接，第十六电阻R16的另一端与+3.3V电源（标号+3VD2）连接，第十七电阻R17的另一端与第二晶体管Q2的基极连接，第二晶体管Q2的发射极接模拟地，第二晶体管Q2的集电极与端子JP3的2脚连接，端子JP3的1脚与+12V电源连接。
图5是本实用新型实施例一种测井绞车电缆预警系统的示意图。如图5所示，一种测井绞车电缆预警系统，包括：如上一种电缆提升预警电路2；或如上一种电缆提升预警装置；以及绞车面板连接头3；绞车面板连接头3分别与控制器7（标号见图1）和绞车面板连接，通过绞车面板用于为控制器7提供电源。
在本实用新型的图5中，电缆提升预警电路2的输入端与感磁机构1的输出端连接，电缆提升预警电路2的电源端通过绞车面板连接头3与绞车面板连接。具体可详见电缆提升预警电路2的描述。
图6是本实用新型实施例一种测井绞车电缆预警系统的应用示意图。如图6所示，电缆4的一端与滚筒6连接，电缆4的另一端与井下测井仪器连接。
在本实用新型的图6中，每台测井绞车5上均有不止一盘的电缆，本实用新型在距离电缆4的电缆头50m处制作4个特殊的电缆磁记号41（磁铁），每隔半米或者1米设置1一个用于击磁器做一个电缆磁记号，感磁机构1是一种磁性记号器（线圈），感磁机构1固定不动，感磁机构1可以将电缆磁记号转换为电脉冲信号。
在本实用新型的图1和6中，感磁机构1可固定在井口或者固定防喷管的上侧，感磁机构1可以探测到电缆磁记号，当磁记号经过感磁机构1时产生4个连续电脉冲信号，而电缆上其它深度记号产生的电脉冲最多只产生3个连续电脉冲信号，感磁机构1通过信号提取电路8与控制器7（单片机）连接，通过控制器7（单片机）计数，当电脉冲信号连续是4个时，控制器7（单片机）触发报警电路响铃的同时还伴随着光的闪烁（声光报警电路），从而实现预警功能。
在本实用新型的图6中，滚筒6用于缠绕从井下提升的电缆4，当电缆4的4个磁记号41都经过感磁机构1时，电缆提升预警电路2进行报警。
本实用新型克服了现有测井绞车测井时，马丁代克轮子丢转、电缆深度误差大，上提仪器时容易出现掉井或脱落等砸伤人员的情况，生产测井施工效率底下等诸多缺陷。本实用新型能够有效解决现有技术的不足，更好的为油田开发生产服务，为油田稳产提供技术保障。
本实用新型已经应用454井次，仪器掉井零事故，安全可靠。每个班组只需要配备一个，该装置成本低廉，成本仅为900元左右。按照现在是测井工程井四十臂井径计算，投入到我单位八个测井班组中，一个班组少掉一个仪器，紧紧工程井仪器就间接节约成本150余万元。本实用新型避免仪器快速冲出井口等事故，更保证了施工的安全，员工的安全。该预警系统投资小，施工方便。同时，本实用新型还具有质量轻，便于携带等优点。在加工的过程中，加工更加方便。因此，我们认为该本实用新型对油田测试服务、井下作业、试油试采等单位具有重要的意义及广阔的推广前景。
以上所述实施例仅为表达本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
