1 系統簡介
隨著無線數據通信系統的發展，GPRS" title="GPRS">GPRS 作為一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數
據網絡之間為用戶提供一種高速無線IP 服務。
基于GPRS 的油田" title="油田">油田計量" title="計量">計量采集控制系統是針對采油廠的舊采油計量系統進行的整體升級改造。
新系統的通訊方式改成GPRS，現場終端采集到的數據定時通過GPRS 進入Internet，主機直接連
接Internet，接收由Internet 傳送來數據;主機可根據生產需要制定每口油井的計量周期、計
量頻率，定期下發給終端;終端按照主機發來的命令自動安排計量間內各油井的計量頻率和計量
周期，自動采集油斗數、水量等參數，并將采集到的數據暫存，全部采集完成后定時向Internet
傳輸，由于終端自動安排油井計量順序，避免了因通訊不暢而造成的個別油井數據計量不到的情
況;終端設置自動、手動切換開關，特殊情況下可人工計量;計量完成后，將閥位控制到最適當
開度，倒井電機動作頻率低、幅度小，避免翻斗頻繁翻轉，提高翻斗和倒井電機的使用壽命;主
機能夠將每天采集到的數據存入數據庫;終端采用20*15 漢字液晶顯示器單屏顯示數據，直觀方
便。
本系統由數據采集" title="數據采集">數據采集、GPRS 傳輸和主機三部分組成。數據采集功能是由單片機控制實現的，
即在現場采集數據并進行處理、傳輸、顯示、存儲等操作，采集到的數據經過處理由模擬信號轉
換成數字信號，定時通過GPRS 模塊進入Internet。通過接入Internet 的主機可以接收到現場
終端采集到的數據。主機部分的數據接收管理軟件用組態王開發。
2 采集系統硬件設計
系統主要由供電電源電路、信號采集電路、單片機控制系統、GPRS 模塊、液晶顯示器、主
機組成。該設計的系統原理如圖1 所示。
2.1 水量信號采集電路設計
水量信號采集電路如圖2 所示，該電路可以采集工業現場的電壓信號(1V-5V)和電流
信號(4mA-20mA)。工業現場變送器送來1V-5V 電壓信號，經過分壓電阻送入DG508 芯片。
對于送來的電流信號首先將其轉換成1V-5V 電壓信號。在信號的輸入端用高精度的250 歐姆
的電阻把4mA-20mA 電流信號變成電壓信號，用單片機控制MOS 管的通斷來進行電流信號和
電壓信號的切換。MOS 管的壓降是毫伏級的，對1V-5V 電壓的精度影響只有千分之一左右。
2.2 壓力信號采集電路設計
該電路實際設計可以采集多路脈沖信號，這里只介紹其中的一路電路(如圖3 所示)，
其它各路電路與此相似。圖中兩個電阻R37、R38 組成了一個電阻分壓器，是為了設置門電
壓，該門電壓大約為2V;四個二極管D26、D27、D28、D29 是為設置輸入脈沖值的上限，該
上限值大約為2.4V;二極管D7、D8 起到鉗位及保護作用，把輸入脈沖信號鉗位到0-2.4V
之間，不至于因輸入信號過大而對后續電路造成影響;運算放大器LM311 構成了一個比較器;
U8 的4 腳接一個上拉電阻，提高驅動能力，來驅動反相器U19C(74HC14);U19C 是為了和
計數器82C53 進行電平匹配。
2.3 井位反饋信號采集電路設計
井位反饋信號電路如圖4 所示，一根輸油管對應一個光電耦合器，N 個光電耦合器接入
C8051F040 的I/O 口，根據N 個光電耦合器輸入的一組信號確定井位。
2.4 倒井控制信號采集電路設計
倒井控制電路(如圖5 所示)主要由二極管、三極管、電容、常開開關等組成。它可以
接收到C8051F040 傳送的高脈沖，高脈沖信號經過三極管使其導通，常開開關就會閉合，從
而達到控制倒井的功能。
3 GPRS 通訊
YN2010 GPRS DTU 是一款基于移動2.5G GPRS 網絡平臺、內嵌 TCP/UDP 協議及功能強大
的單片機系統的數據傳輸終端。采用BENG M22 工業級通訊模塊，工業規格設計，提供15PIN
TTL/RS232/RS485 等數據接口，適合用戶直接嵌入各種采集設備。實現GPRS 遠程數據透明
傳輸功能。
打開客戶端測試軟件，對安裝完成的GPRS 模塊進行測試。在此界面設置需連接的服務
器端IP 地址和端口號，點擊設置確定即可與遠程的或局域網內的另一臺計算機相連接，如
果連接成功則在主界面的客戶端信息區就會出現服務器地址和端口號，同時在數據接收區會
出現連接成功提示，如果連接不成功則會提示：“與服務器端TCP 連接失敗”。
4 小結
本系統通過對各芯片的驅動利用C8051F040 采集信號，并通過GPRS 發出信號，在外網用組
態王軟件接收信號，并對接收到的信號進行計量，完成對油田計量間采集的控制。
整個系統在數據的通訊過程中，采用了YN2010 GPRS DTU 透明數據傳輸模塊，該模塊以
GPRS 通信技術和單片機技術為核心，自動完成監控中心通過Internet 發出的命令，來接收
解碼、終端返回數據編碼和發送數據編碼。在數據的管理方面使用了組態王軟件，非常方便
安全，數據不易丟失，并且實現了人機界面的交互，便于操作控制。通過實際測試，本系統
實現了設計目的的要求，在現場比較復雜惡劣的環境中系統仍能正常的工作。