作者；张毅
随着计算机技术的不断发展，潜油电泵检测系统引入软件，完成对井下传感器的实时监控和分析，通过提供温度、压力瞬变数据趋势分析，留出充足的时间来采取必要措施。本文介绍一套基于LabVIEV的潜油电泵监测系统，针对每口井具体的要求，利用LabVIEW软件进行PC上位机设计，采用串口通信的方式与单片机进行温度、压力数据传输及指令控制，以达到对温度、压力参数的智能校准。
1潜油电泵监测系统设计
监测系统由潜油电泵（传感器）、单片机和PC上位机三部分构成，监测系统工作流程图如图1所示。
监测系统中传感器产生的实时信息能够协助识别、诊断和解决生产问题。电泵中的温度、压力传感器将采集到的温度、压力信号转换成电压信号，传给PC上位机的串口。单片机通过串口线将数据上传给PC上位机的串口，同时，接收PC上位机发送的指令，实现数据开始、停止和连续采集的功能。PC上位机的串口接收单片机的数据传输，由LabVIEW软件对各数据进行分析、处理和计算，保存数据并且直观可靠地绘制曲线，同时运用自带的数学插值拟合方法，得到温度、压力参数的校正因子。通过LabVIEW的串口，发送命令，反馈给单片机，校正采集的温度、压力等参数，从而实现单片机与PC下位机的相互通信功能，方便快捷地自动校正电泵的各参数，使得测量更加精准、可靠。
2智能监测实现方案
2.1 数据传输与控制
本监测系统中主要采用了RS232串口进行PC机和单片机之间的通信。在LabVIEW中有专门的串口程序设计的编程函数，本系统选用的是VISA配置串口函数的接线端子。在实现PC上位机与单片机的相互通信时，单片机的RXD引脚、TXD引脚和接地引脚由RS232串口线直接连接到PC机上，进行数据的发送和接收。PC机发送一帧特定指令代码，单片机就采集一帧数据（数据为温度或电压参数的电压值参数），再将采集到的数据发送给PC机，保存该数据且显示相应曲线。重复该过程，得到一组温度或压力参数数组，与已知的一组温度或者压力数据进行数学插值拟合，结合相应的算法，得到校正因子。相关数据再由LabVIEW串口送到单片机，进行温度和压力的校正，使得每套测井仪器各参数更加标准化，剔除潜油电泵仪器本身的测量误差。同时，LabVIEW的串口发送一帧指令，单片机开始连续采集数据，准确地显示、保存和回放数据。PC上位机与单片机相互通信过程示意图如图2所示。
2.2 数据处理方法
数据处理主要包括两部分。一是得到温度、压力的校正因子。单片机上传的温度、压力参数通过插值拟合方法（包括线性、多项式、指数和幂拟合算）拟合。本文结合实际的温度、压力，分析对比各种拟合方法，各种拟合方法的对比曲线如图3所示。二是对所读取数据进行数据格式的转换，通过串口接收到的是十六进制的数据，进行实时显示之前要对其进行转化。先将接收到的十六进制数据转换为十进制，然后根据系统硬件芯片的标准将数据换算成其所对应的电压值。
结合温度传感器的曲线特性和图3的对比结果可以看出，多项式拟合法更适合对温度的误差进行矫正，且采用三阶多项式拟合法的误差会更小，精度会更高，同时，也满足温度传感器的特性曲线。
2.3 显示、存储和回放模块设计
数据显示模块是在数据校正后，对实时连续采集的数据通过上位机接收，将格式转换后的数据传到图形显示控件，即波形图表，进行曲线的绘制。此控件能够将数据在坐标系中实时、逐点地显示出来，使我们能够实时地看到被测物理量的变化趋势。软件监控界面控件显示的曲线为两条，一条是基准线，一条是实时采集的数据，两条数据曲线形成对比。操作人员通过监控实时曲线的变化，得到相应井的相关信息。如果实时显示曲线异常变化，则采取相应措施，如关闭电泵。
在对测井数据采集的时候，不仅要实时地显示数据，还要对数据进行存储，这一功能由数据存储模块完成。数据的存储程序将采集到的数据以数组的形式写入二进制文件，对数据进行存储。本系统所生成的文件是“．txt”格式的。
数据回放模块的功能是当采集完数据之后，如有需要可以对存储好的数据进行回放。当点中温度压力文件位置打开框按钮之后，程序就会对存储在文件中的数据进行查询，并显示在显示控件上。
3监测系统软件界面
PC上位机LabVIEW软件界面如图4所示，包括两部分。第一部分是数据保存、曲线显示部分，其中的数据显示部分是4个图表，分别为温度一时间瞬态图、压力一时间瞬态图、温度一时间趋势图和压力一时间趋势图。瞬态图实时显示参数的动态，配合温度、压力基准线按钮，可以完成一图两曲线实时参照对比的功能。趋势图显示一段时间内温度、压力参数的变化，可以了解各参数整体的趋势走向。按钮部分主要有VISA端口选择按钮、温度和压力参数保存路径按钮、写入和读取串口数据按钮、温度和压力保存基准线按钮、清除基准线按钮、显示当前温度和压力按钮、等待时间按钮、切换按钮以及关闭按钮。第二部分是数据处理部分，对应其中的是拟合曲线控件、数据拟合按钮、数据设置按钮以及关闭按钮。这两部分是通过切换按钮进行转换的。当VISA串口设置正确，在写入缓冲区中写入特定的指令，点击一次写入按钮，就通过RS232串口发送给单片机，单片机接收并识别指令后，开始采集一帧数据，再通过RS232串口发送给PC上位机，由VISA串口接收、显示和保存这一帧数据。如此反复，PC上位机可以接收人为指定的数据，且保存为一列数组。点击切换按钮，就到了界面图4(b)上，通过不同拟合方法的对比，选择误差较小的方法，得到对应的校正系数。再返回到界面图4 (a)上，在写入缓冲区再次输入特定代码且含有对应的校正系数发送到单片机中进行温度和压力参数的校正。然后再发送连续采集的特定代码给单片机让其连续采集且显示。
4结束语
潜油电泵监测系统基本实现了PC上位机与单片机的相互通讯功能，基于LabVIEW软件，结合数据拟合方法，将采集的数据进行处理，校正了误差，提高了精度。同时，实时显示温度、压力等参数，实现了数据的保存和数据历史回放的功能。
5摘要：为了使电泵各参数标准化，使用LabVIEW中VISA串口控制潜油电泵监测仪器采集温度、压力等各项数据，通过LabVIEW中多种插值拟合方法对其进行矫正、分析和比较，得到合适的校正系数。通过校正系数在VISA串口和单片机中的相互传递，校正监测仪器的各参数。
