管道式電磁流量計在注入液流量測量采集與數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：3580 發(fā)布時間：2021-01-01 13:37:37
摘要：本文為了更加高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，提出了注入液流量無線采集及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)方案，它建立在以 51 系列單片機為硬件基礎(chǔ)的二維碼編碼生成和掃描解碼之上。二維碼生成模塊定時向管道式電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將該數(shù)據(jù)生成 QR Code碼并顯示，使用便攜式二維碼掃描槍掃描 、解碼并存儲 QR Code 碼 。系統(tǒng)方便管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，豐富油田管理技術(shù)體系。
1 概述
油井清洗作為油井作業(yè)的一項重要工作，不但可以清除井筒管桿的結(jié)蠟及臟物，另一方面也不同程度影響油井產(chǎn)量，所以其注入液流量的監(jiān)測就變得十分重要。本文旨在采用二維碼掃描技術(shù)，將注入液流量生成二維碼并在 LCD 進(jìn)行顯示，監(jiān)測工人只需定時采用掃描槍對大量管道式電磁流量計進(jìn)行掃描，并將采集數(shù)據(jù)存儲至 PC，方便管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，豐富油田管理技術(shù)體系。二維碼掃描的注入液流量無線采集系統(tǒng)是建立在以51 系列單片機為硬件基礎(chǔ)的二維碼編碼生成和掃描解碼。即管道式電磁流量計定時向二維碼發(fā)送流量數(shù)據(jù),二維碼生成模塊定時向管道式電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。二維碼生成模塊生成 QR Code 碼，帶存儲功能（1000 條）的便攜式二維碼掃描槍掃描、解碼并存儲 QR Code碼 。主要研究單片機二維碼程序的設(shè)計；數(shù)據(jù)采集集成電路的設(shè)計；上位機軟件的編寫。
2.1 二維碼生成模塊采集數(shù)據(jù)方式：
管道式電磁流量計定時向二維碼發(fā)送流量數(shù)據(jù)（瞬時流量、累計流量、采集時間、流量計編號等）；
二維碼生成模塊定時向管道式電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。
2.2 二維碼生成模塊生成 QR Code碼。
2.3 帶存儲功能（1000 條）的便攜式二維碼掃描槍掃描、解碼并存儲 QR Code碼。
3 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)方案
流量數(shù)據(jù)二維碼生成硬件設(shè)計方案
CPU 通過串口讀取流量數(shù)據(jù)，根據(jù) QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過程中主要解決的是對采集數(shù)據(jù)的分析處理，并通過二維碼編碼算法處理，在彩屏上顯示二維碼圖片。系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 單片機，是新一代 8051 單片機，操作指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機, 但速度速度比 8051 系列快8-12 倍。內(nèi)部集成 M AX810 專用復(fù)位電路,2 路 PW M ,8 路高速 10位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。
LCD 模塊是通過不同液晶單元的供電來控制光線是否通過來達(dá)到顯示目的。通電時液晶單元可以使光線通過。它的驅(qū)動方式有兩種，一種是有驅(qū)動芯片通過總線與單片機總線連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒有驅(qū)動電路，使用起來比較麻煩。常用的是帶驅(qū)動模塊的，使用總線便于與單片機連接，并且只要發(fā)送需要的顯示數(shù)據(jù)到緩存中就能達(dá)到顯示目的。
單片機數(shù)據(jù)收集經(jīng)過與管道式電磁流量計通信，將所需的數(shù)據(jù)送到單片機處理。M AX232 芯片是美信（M AXIM）公司專為 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v單電源供電。由于單片機的信號電平與 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)不同，所以需要 M AX232 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
PC 通過 USB 連接讀取二維碼掃描槍存儲數(shù)據(jù)（讀取后刪除掃描槍內(nèi)存），并存儲至 SQL 數(shù)據(jù)庫中，需要對流量分析時，通過時間參數(shù)或者管道式電磁流量計編號參數(shù)調(diào)取流量數(shù)據(jù)值，進(jìn)行單流量計或多流量計數(shù)據(jù)的對比 。
5 結(jié)論
通過對二維碼系統(tǒng)的設(shè)計，*先對單片機的開發(fā)平臺做了詳細(xì)的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結(jié)構(gòu)及特點進(jìn)行了闡述；*后在單片機開發(fā)平臺上對二維碼的編碼過程進(jìn)行了設(shè)計。從中我們了解到了單片機系統(tǒng)以及二維碼技術(shù)的相關(guān)知識，并且認(rèn)識到了利用單片機平臺來設(shè)計二維碼的生成過程。在實際應(yīng)用中，方便了大慶油田注入液流量數(shù)據(jù)監(jiān)測管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基上，豐富了油田管理技術(shù)體系。
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2.1 二維碼生成模塊采集數(shù)據(jù)方式：
管道式電磁流量計定時向二維碼發(fā)送流量數(shù)據(jù)（瞬時流量、累計流量、采集時間、流量計編號等）；
二維碼生成模塊定時向管道式電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。
2.2 二維碼生成模塊生成 QR Code碼。
2.3 帶存儲功能（1000 條）的便攜式二維碼掃描槍掃描、解碼并存儲 QR Code碼。
3 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)方案
流量數(shù)據(jù)二維碼生成硬件設(shè)計方案
CPU 通過串口讀取流量數(shù)據(jù)，根據(jù) QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過程中主要解決的是對采集數(shù)據(jù)的分析處理，并通過二維碼編碼算法處理，在彩屏上顯示二維碼圖片。系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 單片機，是新一代 8051 單片機，操作指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機, 但速度速度比 8051 系列快8-12 倍。內(nèi)部集成 M AX810 專用復(fù)位電路,2 路 PW M ,8 路高速 10位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。
LCD 模塊是通過不同液晶單元的供電來控制光線是否通過來達(dá)到顯示目的。通電時液晶單元可以使光線通過。它的驅(qū)動方式有兩種，一種是有驅(qū)動芯片通過總線與單片機總線連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒有驅(qū)動電路，使用起來比較麻煩。常用的是帶驅(qū)動模塊的，使用總線便于與單片機連接，并且只要發(fā)送需要的顯示數(shù)據(jù)到緩存中就能達(dá)到顯示目的。
單片機數(shù)據(jù)收集經(jīng)過與管道式電磁流量計通信，將所需的數(shù)據(jù)送到單片機處理。M AX232 芯片是美信（M AXIM）公司專為 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v單電源供電。由于單片機的信號電平與 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)不同，所以需要 M AX232 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
PC 通過 USB 連接讀取二維碼掃描槍存儲數(shù)據(jù)（讀取后刪除掃描槍內(nèi)存），并存儲至 SQL 數(shù)據(jù)庫中，需要對流量分析時，通過時間參數(shù)或者管道式電磁流量計編號參數(shù)調(diào)取流量數(shù)據(jù)值，進(jìn)行單流量計或多流量計數(shù)據(jù)的對比 。
5 結(jié)論
通過對二維碼系統(tǒng)的設(shè)計，*先對單片機的開發(fā)平臺做了詳細(xì)的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結(jié)構(gòu)及特點進(jìn)行了闡述；*后在單片機開發(fā)平臺上對二維碼的編碼過程進(jìn)行了設(shè)計。從中我們了解到了單片機系統(tǒng)以及二維碼技術(shù)的相關(guān)知識，并且認(rèn)識到了利用單片機平臺來設(shè)計二維碼的生成過程。在實際應(yīng)用中，方便了大慶油田注入液流量數(shù)據(jù)監(jiān)測管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基上，豐富了油田管理技術(shù)體系。
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