一種面向石油行業(yè)輸油管道的溫度表標(biāo)定控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字化油田中的溫度表標(biāo)定領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種面向石油行業(yè)輸油 管道的溫度表標(biāo)定控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 溫度是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用得最多的待測(cè)物理量，溫度表則廣泛應(yīng)用于工業(yè)中需要測(cè)溫的 場(chǎng)合，它能夠自動(dòng)采集石油行業(yè)輸油管道內(nèi)部油體的溫度數(shù)據(jù)，獨(dú)立或與油田RTU設(shè)備配 合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)石油溫度。溫度數(shù)據(jù)的產(chǎn)生則來(lái)源于溫度傳感器信號(hào)的采集和標(biāo)定算法。
[0003] 溫度傳感器信號(hào)的采集是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部ADC對(duì)傳感器電壓信號(hào)進(jìn)行采集。
[0004] 溫度標(biāo)定算法大體分為兩種，一種是采用復(fù)雜的計(jì)算公式，根據(jù)溫度傳感器電阻 值在不同溫度條件下的變化，求解溫度值與電阻值之間的三階方程式。這對(duì)于單片機(jī)軟件 計(jì)算來(lái)說(shuō)，算法及邏輯控制相當(dāng)復(fù)雜，浪費(fèi)處理器資源，影響溫度值輸出的實(shí)時(shí)性，但最終 得出的溫度值比較精確。另一種是直接將溫度傳感器的輸出特性曲線理想成一階方程式， 直接計(jì)算溫度傳感器輸出的電阻值與待測(cè)物溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種方法計(jì)算得出的溫 度值精度低，與真實(shí)的溫度值相比存在較大的誤差。因此，需要研發(fā)人員做大量的后期計(jì)算 工作，增加了維護(hù)工作量，對(duì)現(xiàn)在應(yīng)用帶來(lái)了不便。
[0005] 目前溫度表大多采用電池供電，一旦停止工作，對(duì)出輸油管線溫度監(jiān)控照成影響， 而且更換溫度表的電池不方便，因此對(duì)溫度表整機(jī)功耗有較高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種面向石油行業(yè)輸油管道的溫度表標(biāo)定的控 制方法，可達(dá)到溫度表輸出溫度數(shù)據(jù)的精度要求，降低算法及邏輯控制的復(fù)雜度。該方法不 增加溫度表正常工作開(kāi)銷，不會(huì)帶來(lái)額外的能量消耗。
[0007] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種面向石油行業(yè)輸油管道的溫度 表標(biāo)定控制方法，通過(guò)單片機(jī)ADC采集到的真實(shí)數(shù)字量推算出理論數(shù)字量，根據(jù)推算出的 理論數(shù)字量建立理論數(shù)字量與傳感器溫度值的映射關(guān)系，得出傳感器溫度值。
[0008] 所述通過(guò)單片機(jī)ADC采集到的真實(shí)數(shù)字量推算出理論數(shù)字量包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :啟動(dòng)溫度表，通過(guò)串口配置進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試模式，并設(shè)定單片機(jī)ADC的采集 周期；
[0010] 步驟2:在設(shè)定溫度下，單片機(jī)ADC按照設(shè)定的采集周期分別采集不同兩組目標(biāo)電 阻值時(shí)的輸出電壓值，以數(shù)組形式存儲(chǔ)，并通過(guò)濾波處理后串口查詢得出兩組目標(biāo)電阻的 真實(shí)數(shù)字量；
[0011] 步驟3 :通過(guò)目標(biāo)電阻的真實(shí)數(shù)字量，建立實(shí)時(shí)采集的真實(shí)數(shù)字量與理論數(shù)字量 的映射關(guān)系，從而求出當(dāng)前溫度下的理論數(shù)字量。
[0012] 所述傳感器溫度值計(jì)算過(guò)程如下：
[0013]
[0014] 其中，Znl和Z n2為選取兩個(gè)溫度點(diǎn)的理論數(shù)字量，T JP T 2為對(duì)應(yīng)的油槽溫度值，Z 為在當(dāng)前油槽溫度下得到的理論數(shù)字量，T為傳感器溫度值。
[0015] 所述當(dāng)前溫度下的理論數(shù)字量計(jì)算過(guò)程為：
[0016]
[0017]
[0018] 其中，Dn和D 12為目標(biāo)電阻的真實(shí)數(shù)字量，N JP N2為目標(biāo)電阻的理論數(shù)字量，D為 當(dāng)前溫度下的真實(shí)數(shù)字量，Z為當(dāng)前溫度下的理論數(shù)字量。
[0019] 所述濾波處理過(guò)程包括：使用冒泡法對(duì)數(shù)組中的數(shù)值進(jìn)行排列，濾除最大值和最 小值，求剩余的數(shù)據(jù)的平均值。
[0020] 所述設(shè)定溫度在-40°C~85°C范圍內(nèi)且在當(dāng)前設(shè)定溫度下，單片機(jī)ADC內(nèi)部傳感 器溫度與溫箱溫度保持一致。
[0021] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1.本發(fā)明不增加溫度表正常工作開(kāi)銷，不會(huì)帶來(lái)額外的能量消耗。
[0023] 2.本發(fā)明降低了儀表表卡溫度變化對(duì)ADC采集輸出結(jié)果照成的影響。得到的傳感 器溫度值能夠達(dá)到5%。及以上的精度要求，并且降低了軟件算法的難度，從而降低了設(shè)備能 量消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本發(fā)明方法流程圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的理論數(shù)字量推算方法圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明的傳感器溫度值的推算方法圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028] 本發(fā)明的目的是提供一種石油行業(yè)輸油管道的溫度表通過(guò)插值計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)電 阻值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量與全量程范圍溫度值的映射關(guān)系的標(biāo)定方法，無(wú)需系統(tǒng)額外開(kāi)銷。在溫 度表系統(tǒng)上電或復(fù)位后，進(jìn)入測(cè)試模式，通過(guò)儀表表卡ADC在不同溫度條件下采集溫度傳 感器輸出的真實(shí)數(shù)字量，推出理論數(shù)字量。通過(guò)不同溫度下的理論數(shù)字量推出當(dāng)前傳感器 的溫度數(shù)值。這種算法可降低溫度傳感器的導(dǎo)熱溫度對(duì)儀表表卡的影響，達(dá)到提高溫度傳 感器采集精度，降低儀表功耗的目的。
[0029] 采用插值計(jì)算，經(jīng)過(guò)二次擬合的方法是通過(guò)在溫度表上電或復(fù)位重啟進(jìn)入系統(tǒng)測(cè) 試模式后，根據(jù)設(shè)定的ADC采集時(shí)間間隔和標(biāo)準(zhǔn)電阻發(fā)生器產(chǎn)生不同的電阻值，自動(dòng)對(duì)當(dāng) 前溫度傳感器輸出進(jìn)行采集并得出真實(shí)數(shù)字量，根據(jù)采集的真實(shí)數(shù)字量擬合出溫度傳感器 輸出的真實(shí)數(shù)字量與標(biāo)準(zhǔn)電阻值對(duì)應(yīng)的理論數(shù)字量之間的映射關(guān)系，再根據(jù)這種關(guān)系再次 插值計(jì)算，擬合出全量程溫度值與標(biāo)準(zhǔn)電阻值對(duì)應(yīng)的理論數(shù)字量的映射關(guān)系并設(shè)置擬合結(jié) 果對(duì)應(yīng)表，從而推導(dǎo)得出當(dāng)前傳感器采集的溫度值。
[0030] 本發(fā)明主要包括：當(dāng)溫度表系統(tǒng)上電或復(fù)位后，進(jìn)入測(cè)試模式，設(shè)定溫箱溫度和標(biāo) 準(zhǔn)電阻發(fā)生器，單片機(jī)ADC按照采集時(shí)間間隔，自動(dòng)采集溫度傳感器輸出的數(shù)字量，分析采 集數(shù)據(jù)，去除溫度傳感器采集數(shù)據(jù)中的最大值、最小值，求得剩余數(shù)據(jù)的平均值，達(dá)到濾波 的目的，由此得到ADC采集傳感器的真實(shí)數(shù)字量。根據(jù)不同溫箱溫度下，采集不同標(biāo)準(zhǔn)電阻 值得到的真實(shí)數(shù)字量，經(jīng)過(guò)插值計(jì)算，得到溫度傳感器真實(shí)數(shù)字量與標(biāo)準(zhǔn)電阻值理論數(shù)字 量之間的映射關(guān)系。通過(guò)改變油槽溫度，根據(jù)不同油槽溫度得到的理論數(shù)字量，經(jīng)過(guò)二次插 值計(jì)算，擬合出標(biāo)準(zhǔn)電阻值對(duì)應(yīng)的理論數(shù)字量與全量程溫度值的映射關(guān)系。具體包括以下 步驟：
[0031] 輸油管道溫度表在上電或復(fù)位啟動(dòng)后，進(jìn)入測(cè)試模式；
[0032] 設(shè)定溫箱的溫度值；
[0033] 設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)電阻發(fā)生器的電阻值；
[0034] 設(shè)定的采集時(shí)間間隔，單片機(jī)ADC按照設(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)溫度傳感器進(jìn)行采集；
[0035] 根據(jù)分析單片機(jī)ADC采集數(shù)據(jù)，去除采集數(shù)據(jù)中的最大值；
[0036] 根據(jù)分析單片機(jī)ADC采集數(shù)據(jù)，去除采集數(shù)據(jù)中的最小值；
[0037] 根據(jù)分析單片機(jī)ADC采集數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到采集數(shù)據(jù)中的平均值；
[0038] 改變標(biāo)準(zhǔn)電阻值后，進(jìn)行采集；
[0039] 改變溫箱溫度后，進(jìn)行采集；
[0040] 根據(jù)分析不同溫箱溫度和不同電阻值條件下的溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，第一次插值 計(jì)算擬合出兩者的映射關(guān)系；
[0041] 設(shè)定油槽的溫度值；
[0042] 記錄第一次插值算法得出的理論數(shù)字量；
[0043] 改變油槽溫度值，記錄不同油槽溫度下的理論數(shù)字量；
[0044] 根據(jù)分析不同油槽溫度條件下的數(shù)字量理論值和全量程范圍的溫度值，第二次插 值計(jì)算擬合出兩者的映射關(guān)系。
[0045] 本發(fā)明中涉及到的概念如下：
[0046] 1)溫箱：可以產(chǎn)生不同環(huán)境溫度的控溫設(shè)備。
[0047] 2)油槽：可以改變溫度傳感器溫度的控溫設(shè)備。
[0048] 3)真實(shí)數(shù)字量：?jiǎn)纹瑱C(jī)ADC實(shí)時(shí)采集的數(shù)字量數(shù)值