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)：3518 發(fā)布時間：2021-01-01 13:37:37
摘要：本文為了更加高效的進行數(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行掃描，并將采集數(shù)據(jù)存儲至 PC，方便管理人員進行后期分析，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 標準串口設(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 的標準不同，所以需要 M AX232 進行電平轉(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)平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結(jié)構(gòu)及特點進行了闡述；*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 標準串口設(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 的標準不同，所以需要 M AX232 進行電平轉(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，進行單流量計或多流量計數(shù)據(jù)的對比 。
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通過對二維碼系統(tǒng)的設(shè)計，*先對單片機的開發(fā)平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結(jié)構(gòu)及特點進行了闡述；*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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