專利名稱：埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于埋地管道陰極保護(hù)、管壁溫度與土壤環(huán)境溫度現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)。涉及測(cè)量電變量、溫度的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
埋地管道特別是埋地長輸管道陰極保護(hù)參數(shù)、管壁溫度和土壤環(huán)境溫度現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的采集對(duì)于管道防腐系統(tǒng)的評(píng)估和正常的運(yùn)行是十分必要的。早先管道陰極保護(hù)參數(shù)的采集采用人工采集、匯總上報(bào)形式，不僅工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且采集數(shù)據(jù)的數(shù)量較少，精度受到人為因素的影響，技術(shù)水平和管理水平較低。鑒此，近年來先后出現(xiàn)了多項(xiàng)解決上述不足的管道陰極保護(hù)參數(shù)采集技術(shù)。其中有用無線傳輸采集參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，也有用有線傳輸采集參數(shù)的巡檢采集系統(tǒng)。無線傳輸采集參數(shù)自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)陰保護(hù)參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)量，提高了工作效率和數(shù)據(jù)的精確度，減少了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，但一般來說無線傳輸數(shù)據(jù)不僅設(shè)備多而復(fù)雜，傳輸?shù)目煽啃砸膊蝗缬芯€傳輸，同時(shí)現(xiàn)在的無線傳輸系統(tǒng)無法根據(jù)工作需要進(jìn)行工作模式切換，在讀取數(shù)據(jù)過程中也無法觀察到采集器的工作狀態(tài)是否正常。而巡檢采集系統(tǒng)，如2003年4月30日授權(quán)的“地下長輸管道陰極保護(hù)信號(hào)的檢測(cè)存儲(chǔ)裝置”(ZL02237359.4)及配套的2002年8月14日授權(quán)的“一種便攜式管道陰極保護(hù)信號(hào)巡檢取樣采集裝置”(ZL01270373.7)，設(shè)備較為簡單、使用也較方便，一次可提取一定時(shí)間內(nèi)的全部測(cè)量數(shù)據(jù)，但也存在采集器無法根據(jù)實(shí)際工作需要進(jìn)行工作模式的切換，在讀取數(shù)據(jù)過程中也無法觀察到采集器的工作是否正常。
管道沿線的管壁溫度和土壤環(huán)境溫度由于對(duì)輸送工藝(特別是高粘易凝原油的低成本安全運(yùn)行工藝)研究、節(jié)能降耗研究具有重要意義，也是必不可少的參數(shù)。但目前國內(nèi)除了開挖現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取外尚無野外原位檢測(cè)手段，或者只采用進(jìn)出站兩點(diǎn)的溫度測(cè)量，以計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)確定運(yùn)行的原油溫度，由于溫度數(shù)據(jù)的數(shù)量少，這就影響了對(duì)長輸埋地管道沿線溫度狀態(tài)的掌握，不利于節(jié)能運(yùn)行。而現(xiàn)有技術(shù)中只有埋地管道的陰極保護(hù)參數(shù)的采集，并無溫度參數(shù)的采集。雖然在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)并不難，但必竟是個(gè)缺項(xiàng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種在一定時(shí)間內(nèi)以設(shè)定的工作模式采集埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)、且可在讀取數(shù)據(jù)過程中觀察采集器工作狀態(tài)及工作是否正常的埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)一樣，也有一個(gè)由電壓采樣1-5、A/D轉(zhuǎn)換電路1-3、微處理器1-1、存儲(chǔ)器1-6、時(shí)鐘1-7、總線接口、總線和向它們供電的電池1-9組成的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器，一個(gè)由微處理器2-1、存儲(chǔ)器2-2、時(shí)鐘2-3、總線接口、總線和向它們供電的電池2-8組成的便攜式數(shù)據(jù)表，及一個(gè)通過通訊接口3-1連接的上位PC機(jī)3-2，如圖1和圖2所示，其特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)表中均采用雙數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)及與此相配套的微處理器1-1、2-1、存儲(chǔ)器1-6、2-2和時(shí)鐘1-7、2-3。具體電路如圖3、圖4所示，就是數(shù)據(jù)采集器微處理器1-1的SCL和SDA端由兩根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器1-6、時(shí)鐘1-7和雙數(shù)據(jù)總線接口1-8的SCL、SDA端并接。同樣，數(shù)據(jù)表中微處理器2-1的SCL和SDA端由二根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器2-2、時(shí)鐘2-3、雙數(shù)據(jù)總線接口2-7的SCL、SDA端并接。其中的微處理器1-1、2-1、存儲(chǔ)器1-6、2-2、時(shí)鐘1-7、2-3采用具有4種以上尋址方式的集成塊，這樣就可以簡單、方便、快捷地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的程序。為了能在數(shù)據(jù)表上人工進(jìn)行采集器工作模式的設(shè)置和切換，在數(shù)據(jù)表微處理器2-1的RB0、RB4、RB5端接有按鍵輸入2-5電路。該按鍵輸入2-5電路設(shè)置有多只按鍵。為了在數(shù)據(jù)表上方便地觀察采集器工作模式的設(shè)置、切換以及采集器工作狀態(tài)的正常與否，設(shè)置有LCD顯示2-4與微處理器2-1的RA5、RB1、RD2、RD3、RD4、RD5用導(dǎo)線連接。數(shù)據(jù)采集器中的陰極保護(hù)參數(shù)是由設(shè)置在管道1-11上的參比電極1-10用導(dǎo)線接電壓采樣1-5，其輸出經(jīng)運(yùn)放電路1-4和A/D轉(zhuǎn)換1-3由導(dǎo)線接至微處理器1-1的輸入端，溫度參數(shù)是由溫度傳感器1-2直接用導(dǎo)線接向微處理器1-1的另一輸入端，這是因?yàn)闇囟葌鞲衅?-2選用數(shù)字式的，可產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)直接送入微處理器1-1。數(shù)據(jù)采集器的雙數(shù)據(jù)總線接口1-8由雙股電纜線與數(shù)據(jù)表的雙數(shù)據(jù)總線接口2-7連接。數(shù)據(jù)表微處理器2-1的RC6、RC7端由導(dǎo)線接RS232通訊電路2-6，再接RS232通訊接口2-9后用導(dǎo)線接至PC機(jī)的COM通訊接口3-1。數(shù)據(jù)采集器電池1-9與溫度傳感器1-2、電壓采樣1-5、運(yùn)放電路1-4、A/D轉(zhuǎn)換1-3、存儲(chǔ)器1-6、時(shí)鐘1-7、微處理器1-1、雙數(shù)據(jù)總線和雙數(shù)據(jù)總線接口1-8用導(dǎo)線相連并為其供電。數(shù)據(jù)表電池2-8與按鍵輸入2-5、LCD顯示2-4、存儲(chǔ)器2-2、時(shí)鐘2-3、微處理器2-1、雙數(shù)據(jù)總線、雙數(shù)據(jù)總線接口2-7、通訊電路2-6和通訊接口2-9用導(dǎo)線連接并為其供電。
具體實(shí)施方式
數(shù)據(jù)采集器的實(shí)施微處理器1-1選PIC16F877、存儲(chǔ)器1-6選24C01、時(shí)鐘1-7選PCF8563，按照?qǐng)D3所示電路圖連接好，同時(shí)按照常用的電壓采樣1-5用導(dǎo)線與參比電極1-10連接，其輸出連接運(yùn)放電路1-4、A/D轉(zhuǎn)換1-3后與微處理器1-1RA0端連接，DS1820型溫度傳感器1-2的輸出端接至微處理器1-1的RC0、RC1端，將電池1-9的正極接各電路的VDD端，負(fù)極接地。安裝調(diào)試正確后，安裝于埋地管道的設(shè)定測(cè)量點(diǎn)上。數(shù)據(jù)采集器的核心部件是微處理器1-1，其內(nèi)固化有程序。電壓采樣1-5電路采集陰極保護(hù)電壓后傳輸至運(yùn)放電路1-4，并由A/D轉(zhuǎn)換1-3電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入微處理器1-1；溫度傳感器1-2直接將測(cè)得的數(shù)字溫度信號(hào)傳輸至微處理器1-1。
數(shù)據(jù)表的實(shí)施微處理器2-1選PIC16F877、存儲(chǔ)器2-2選24C256、時(shí)鐘2-3選PCF8583、LCD顯示2-4選1602A型LCD顯示，將上述器件按照?qǐng)D4所示的電路圖連接正確后接通電池2-8電壓，由固化于核心部件微處理器2-1內(nèi)部的程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)外圍各部件的控制通過通訊接口2-9接受PC機(jī)的命令，并向PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；通過雙數(shù)據(jù)總線讀取并寫入數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)采集器的時(shí)鐘；通過雙數(shù)據(jù)總線讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)采集器存儲(chǔ)器2-2、1-6的數(shù)據(jù)；通過按鍵輸入2-5鍵入數(shù)據(jù)采集器的工作模式或切換；通過LCD顯示數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)采集器的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集器的工作模式。
數(shù)據(jù)采集器的工作流程是系統(tǒng)加電，在滿足測(cè)試條件后進(jìn)行電壓及溫度的測(cè)量、讀取時(shí)鐘1-7時(shí)間并存儲(chǔ)時(shí)間及數(shù)據(jù)，按設(shè)定的工作模式一直測(cè)試下去。數(shù)據(jù)表的工作流程是系統(tǒng)加電，用電纜連接數(shù)據(jù)表的雙數(shù)據(jù)總線接口2-7與數(shù)據(jù)采集器雙數(shù)據(jù)總線接口1-8，讀取、顯示數(shù)據(jù)采集器時(shí)間和工作模式，接受按鍵指令并根據(jù)指令進(jìn)行工作，即對(duì)數(shù)據(jù)采集器時(shí)鐘進(jìn)行校對(duì)、讀取數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集器工作模式的切換，在用電纜連接數(shù)據(jù)表通訊接口2-9和PC機(jī)通訊接口3-1后判斷是否接受PC機(jī)指令，如接受PC機(jī)指令則接受按鍵指令并根據(jù)指令進(jìn)行工作，即校對(duì)數(shù)據(jù)表的時(shí)間、讀取數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)、清空數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，如不接受PC機(jī)指令，則返回系統(tǒng)上電后的流程；當(dāng)未與數(shù)據(jù)采集器相連時(shí)則讀取數(shù)據(jù)表的時(shí)鐘并顯示數(shù)據(jù)表時(shí)間，或不接受按鍵指令時(shí)兩者均可轉(zhuǎn)入是否接受PC機(jī)指令的判斷。
可見，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能1、數(shù)據(jù)采集器根據(jù)工作模式定期進(jìn)行陰極保護(hù)電位和溫度的測(cè)量及存儲(chǔ)；2、通過數(shù)據(jù)表可以觀察數(shù)據(jù)采集器的工作模式是否正常；3、通過數(shù)據(jù)表可以對(duì)數(shù)據(jù)采集器的工作模式進(jìn)行設(shè)置、切換以滿足實(shí)際工作的需要；4、通過數(shù)據(jù)表可以對(duì)數(shù)據(jù)采集器的時(shí)間進(jìn)行校對(duì)；5、通過PC機(jī)可以校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表的時(shí)間；6、通過PC機(jī)可以讀取并處理數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)。
總之，本實(shí)用新型不但可以不同的工作模式定期進(jìn)行陰極保護(hù)電位和溫度的測(cè)量和存儲(chǔ)，并方便地進(jìn)行工作模式的切換以滿足實(shí)際工作的不同需要，最后將各測(cè)量點(diǎn)所測(cè)量的數(shù)據(jù)及時(shí)間存儲(chǔ)于PC機(jī)中進(jìn)行處理，而且可以在采集數(shù)據(jù)的過程中直接觀察到數(shù)據(jù)采集器的工作狀態(tài)是否正常，使得采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性大大提高。同時(shí)，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單、輕便，現(xiàn)場(chǎng)采集工作雖然仍需到各測(cè)量點(diǎn)接線，但也并不繁瑣，操作也較為方便，是一種實(shí)用、可靠的埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)。


圖1數(shù)據(jù)采集器原理框圖圖2數(shù)據(jù)表原理框圖圖3數(shù)據(jù)采集器電原理圖圖4數(shù)據(jù)表電原理圖
權(quán)利要求1.一種埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)，包括一個(gè)由電壓采樣[1-5]、A/D轉(zhuǎn)換電路[1-3]、微處理器[1-1]、存儲(chǔ)器[1-6]、時(shí)鐘[1-7]、總線接口、總線及向它們供電的電池[1-9]組成的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器，一個(gè)由微處理器[2-1]、存儲(chǔ)器[2-2]、時(shí)鐘[2-3]、總線接口、總線及向它們供電的電池[2-8]組成的便攜式數(shù)據(jù)表，及一個(gè)通過通訊接口[3-1]連接的上位PC機(jī)，其特征是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器和便攜式數(shù)據(jù)表均采用雙數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)及與此相配套的微處理器[1-1]、[2-1]、存儲(chǔ)器[1-6]、[2-2]和時(shí)鐘[1-7]、[2-3]；數(shù)據(jù)采集器中的微處理器[1-1]之SCL、SDA端由兩根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器[1-6]、時(shí)鐘[1-7]和總線接口[1-8]的SCL、SDA端相并接，數(shù)據(jù)表中的微處理器[2-1]之SCL、SDA端由二根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器[2-2]、時(shí)鐘[2-3]的SCL、SDA端相并接；現(xiàn)場(chǎng)的溫度傳感器[1-2]輸出由導(dǎo)線直接接至數(shù)據(jù)采集器微處理器[1-1]的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征是所述的微處理器[1-1]、[2-1]、存儲(chǔ)器[1-6]、[2-2]、時(shí)鐘[1-7]、[2-3]采用具有4種以上尋址方式集成塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征是數(shù)據(jù)表微處理器[2-1]的RB0、RB4、RB5端接有按鍵輸入電路[2-5]，RA5、RB1、RD2、RD3、RD4、RD5端接有LCD顯示電路[2-4]。
專利摘要本實(shí)用新型是對(duì)埋地管道陰極保護(hù)、管壁溫度與土壤環(huán)境溫度現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)以不同的工作模式定期進(jìn)行測(cè)量和存儲(chǔ)的埋地管道現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)。涉及測(cè)量電變量、溫度的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。其特點(diǎn)是采用雙數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，其現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器中的微處理器1－1之SCL、SDA端由兩根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器1－6、時(shí)鐘1－7和雙數(shù)據(jù)總線接口1－8的SCL、SDA端并接，數(shù)據(jù)表中的微處理器2－1之SCL、SDA端由兩根數(shù)據(jù)總線分別與存儲(chǔ)器2－2、時(shí)鐘2－3的SCL、SDA端并接，現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器1－2輸出接數(shù)據(jù)采集器微處理器1－1輸入端。本系統(tǒng)可在工作中方便地切換工作模式，直接觀察數(shù)據(jù)采集器工作狀態(tài)，所采數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性大大提高，結(jié)構(gòu)較為簡單、輕便，操作方便。
文檔編號(hào)C23F13/00GK2719867SQ20042006679
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者薛致遠(yuǎn), 劉玲莉, 劉志剛 申請(qǐng)人:薛致遠(yuǎn), 劉玲莉, 劉志剛