管道式電磁流量計在注入液流量測量采集與數據分析中的應用
點(diǎn)擊次數：2387 發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 13:37:37
摘要：本文為了更加高效的進(jìn)行數據采集和分析，提出了注入液流量無(wú)線(xiàn)采集及數據分析系統方案，它建立在以 51 系列單片機為硬件基礎的二維碼編碼生成和掃描解碼之上。二維碼生成模塊定時(shí)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)送流量數據。系統將該數據生成 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，監測工人只需定時(shí)采用掃描槍對大量管道式電磁流量計進(jìn)行掃描，并將采集數據存儲至 PC，方便管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基礎上，豐富油田管理技術(shù)體系。二維碼掃描的注入液流量無(wú)線(xiàn)采集系統是建立在以51 系列單片機為硬件基礎的二維碼編碼生成和掃描解碼。即管道式電磁流量計定時(shí)向二維碼發(fā)送流量數據,二維碼生成模塊定時(shí)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)送流量數據。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計；數據采集集成電路的設計；上位機軟件的編寫(xiě)。
2.1 二維碼生成模塊采集數據方式：
管道式電磁流量計定時(shí)向二維碼發(fā)送流量數據（瞬時(shí)流量、累計流量、采集時(shí)間、流量計編號等）；
二維碼生成模塊定時(shí)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)送流量數據。
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 系統硬件實(shí)現方案
流量數據二維碼生成硬件設計方案
CPU 通過(guò)串口讀取流量數據，根據 QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過(guò)程中主要解決的是對采集數據的分析處理，并通過(guò)二維碼編碼算法處理，在彩屏上顯示二維碼圖片。系統采用 STC12C5A60S2 單片機，是新一代 8051 單片機，操作指令代碼完全兼容傳統 8051 單片機, 但速度速度比 8051 系列快8-12 倍。內部集成 M AX810 專(zhuān)用復位電路,2 路 PW M ,8 路高速 10位 A/D 轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場(chǎng)合。
LCD 模塊是通過(guò)不同液晶單元的供電來(lái)控制光線(xiàn)是否通過(guò)來(lái)達到顯示目的。通電時(shí)液晶單元可以使光線(xiàn)通過(guò)。它的驅動(dòng)方式有兩種，一種是有驅動(dòng)芯片通過(guò)總線(xiàn)與單片機總線(xiàn)連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒(méi)有驅動(dòng)電路，使用起來(lái)比較麻煩。常用的是帶驅動(dòng)模塊的，使用總線(xiàn)便于與單片機連接，并且只要發(fā)送需要的顯示數據到緩存中就能達到顯示目的。
單片機數據收集經(jīng)過(guò)與管道式電磁流量計通信，將所需的數據送到單片機處理。M AX232 芯片是美信（M AXIM）公司專(zhuān)為 RS-232 標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用 +5v單電源供電。由于單片機的信號電平與 RS232 的標準不同，所以需要 M AX232 進(jìn)行電平轉換。
PC 通過(guò) USB 連接讀取二維碼掃描槍存儲數據（讀取后刪除掃描槍內存），并存儲至 SQL 數據庫中，需要對流量分析時(shí)，通過(guò)時(shí)間參數或者管道式電磁流量計編號參數調取流量數據值，進(jìn)行單流量計或多流量計數據的對比 。
5 結論
通過(guò)對二維碼系統的設計，*先對單片機的開(kāi)發(fā)平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結構及特點(diǎn)進(jìn)行了闡述；*后在單片機開(kāi)發(fā)平臺上對二維碼的編碼過(guò)程進(jìn)行了設計。從中我們了解到了單片機系統以及二維碼技術(shù)的相關(guān)知識，并且認識到了利用單片機平臺來(lái)設計二維碼的生成過(guò)程。在實(shí)際應用中，方便了大慶油田注入液流量數據監測管理人員進(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據方式：
管道式電磁流量計定時(shí)向二維碼發(fā)送流量數據（瞬時(shí)流量、累計流量、采集時(shí)間、流量計編號等）；
二維碼生成模塊定時(shí)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)送流量數據。
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 系統硬件實(shí)現方案
流量數據二維碼生成硬件設計方案
CPU 通過(guò)串口讀取流量數據，根據 QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過(guò)程中主要解決的是對采集數據的分析處理，并通過(guò)二維碼編碼算法處理，在彩屏上顯示二維碼圖片。系統采用 STC12C5A60S2 單片機，是新一代 8051 單片機，操作指令代碼完全兼容傳統 8051 單片機, 但速度速度比 8051 系列快8-12 倍。內部集成 M AX810 專(zhuān)用復位電路,2 路 PW M ,8 路高速 10位 A/D 轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場(chǎng)合。
LCD 模塊是通過(guò)不同液晶單元的供電來(lái)控制光線(xiàn)是否通過(guò)來(lái)達到顯示目的。通電時(shí)液晶單元可以使光線(xiàn)通過(guò)。它的驅動(dòng)方式有兩種，一種是有驅動(dòng)芯片通過(guò)總線(xiàn)與單片機總線(xiàn)連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒(méi)有驅動(dòng)電路，使用起來(lái)比較麻煩。常用的是帶驅動(dòng)模塊的，使用總線(xiàn)便于與單片機連接，并且只要發(fā)送需要的顯示數據到緩存中就能達到顯示目的。
單片機數據收集經(jīng)過(guò)與管道式電磁流量計通信，將所需的數據送到單片機處理。M AX232 芯片是美信（M AXIM）公司專(zhuān)為 RS-232 標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用 +5v單電源供電。由于單片機的信號電平與 RS232 的標準不同，所以需要 M AX232 進(jìn)行電平轉換。
PC 通過(guò) USB 連接讀取二維碼掃描槍存儲數據（讀取后刪除掃描槍內存），并存儲至 SQL 數據庫中，需要對流量分析時(shí)，通過(guò)時(shí)間參數或者管道式電磁流量計編號參數調取流量數據值，進(jìn)行單流量計或多流量計數據的對比 。
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通過(guò)對二維碼系統的設計，*先對單片機的開(kāi)發(fā)平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結構及特點(diǎn)進(jìn)行了闡述；*后在單片機開(kāi)發(fā)平臺上對二維碼的編碼過(guò)程進(jìn)行了設計。從中我們了解到了單片機系統以及二維碼技術(shù)的相關(guān)知識，并且認識到了利用單片機平臺來(lái)設計二維碼的生成過(guò)程。在實(shí)際應用中，方便了大慶油田注入液流量數據監測管理人員進(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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