CN103792931A - 一种基于自学习方法的油罐储量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，包括上位机、单片机工作电路、电源管理电路、液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路、GPRS模块，上位机通过GPRS模块和RS485通信电路连接到单片机工作电路，单片机工作电路分别与电源管理电路、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路相连接，电源管理电路分别与液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、GPRS模块、RS485通信电路相连接，ADC采集电路的输入端与液位传感器连接，RS485电路同时与GPRS模块相连接。本发明的优点在于：1、实时检测油灌储油液位信息。2、实时检测油灌储油平均温度。

Description

一种基于自学习方法的油罐储量检测系统

技术领域

本发明涉及检测系统，尤其涉及一种油罐储量检测系统。

背景技术

根据“十二五”国家粮食信息化建设目标和粮油公司科技发展规划，智能化粮库的建设以整合现有的、成熟的信息与控制技术为主，对粮食仓储智能化装备关键技术进行深入研究，逐步向粮库各个管理与业务环节延伸，最终实现管理过程的全面信息化、作业过程的全面自动化，完成智能化、数字化粮库的建设。

智能化油库监管系统，可远程实现对油库油量信息准确监测，便于人工管理。其中，在监测系统中，除了具备传统的油库油量存储检测系统外，增加油库油量存储的自学习系统、分布式温度监测系统、油脂成分管理系统等，从而可针对不同种类油脂及不同油灌逐个建立油量存储及作业模型，具有更强的可观性、准确性、高效性等特点。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于一种能够精确测量油灌储油量、简化油库管理人员的繁琐工作，提高工作效率的基于自学习方法的油罐储量检测系统。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，包括上位机、单片机工作电路、电源管理电路、液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路、GPRS模块，上位机通过GPRS模块和RS485通信电路连接到单片机工作电路，单片机工作电路分别与电源管理电路、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路相连接，电源管理电路分别与液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、GPRS模块、RS485通信电路相连接，ADC采集电路的输入端与液位传感器连接，RS485电路同时与GPRS模块相连接。

具体的，所述单片机工作电路包括单片机、晶振、电阻R3、R4、电容C8、C9，单片机为MSP430G2553单片机，单片机的引脚18、19之间外接晶振，晶振的两端分别与电容C8的一端和C9的一端相连，C8的另一端和C9的另一端相连并跨接电阻R4后接地，单片机的引脚5、6、7连接ADC采集电路，单片机的引脚8、9连接温度采集电路，采用单总线工作方式，定时读取双线缆的温度信息，单片机的引脚2、3、4连接RS485通信电路，通过GPRS模块实时连接上位机，实现信息的交换。

具体的，所述电源管理电路包括第一、第二电源转换芯片，第一电源转换芯片是LM2675-5，第一电源转换芯片的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C2的正极，3、5引脚和滤波电容C2的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出5V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，L1的另一点作为直流电压5V的输出端，L1的另一点与地之间接入滤波电容C3构成电源回路，第二电源转换芯片是LM2675-3.3，构成3.3V直流电压输出，第二电源转换芯片的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C6的正极，3、5引脚和滤波电容C6的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出3.3V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，L2的另一点作为直流电压3.3V的输出端，L2的另一点与地之间接入滤波电容C7从而构成电源回路，直流电压3.3V的输出端与地之间接串联的电阻R2和发光二极管LED3作为电源的指示。

具体的，所述ADC采集电路通过接口J2将液位传感器的电流信号引入，接口J2的引脚1、2之间连接采样电阻R6得到电压压差信号，将电压压差信号引入ADC采集芯片AD7191的差分模拟输入端AIN1和AIN2，稳压电压参考电路U3的引脚2输入5V电压，并连接去耦电容C10，引脚6输出2.5V精准参考电路至ADC采集芯片AD7191的引脚15，ADC采集芯片AD7191的引脚3、4、23连接单片机U1的引脚5、6、7，建立与单片机的数据通信。

具体的，所述温度采集电路采用单线制通信方式建立与单片机的通信，采用两条测温电缆，每个测温电缆为8个温度点，每个温度点采用一个温度传感器，单片机统一发送数据采集信号，采集温度传感器温度信息，且可对应每个温度传感器ID号，得到每个位置的温度信息，其中一条测温电缆的8个温度传感器的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R14连接电源3.3V，另一条测温电缆的8个温度传感器的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R15连接电源3.3V。

具体的，所述RS485通信电路包括RS485芯片、光耦OC1、光耦OC2、光耦OC3、输出接口J3；

所述RS485芯片为MAX485，其1脚与光耦OC2的2脚连接，4脚与光耦OC3的4脚连接，RS485芯片U4的2脚和3脚相连后接至光耦OC1，引脚6、7连接电阻R9后接到输出接口J3作为信号输出；

光耦OC1为TLP521-1，光耦OC1的2脚与单片机U1的引脚2相连接，光耦OC1的1脚接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源3.3V，光耦OC1的引脚3连接地，光耦OC1的引脚4连接MAX485芯片的2脚和3脚，并通过上拉电阻R7连接5V电压；

光耦OC2为TLP521-1，光耦OC2的1脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源5V，光耦OC2的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚3，并通过上拉电阻R10连接3.3V电压；

光耦OC23为TLP521-1，光耦OC3的1脚接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电源3.3V，光耦OC3的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚4，并通过上拉电阻R11连接5V电压。

本发明的优点在于：

1、实时检测油灌储油液位信息。

2、实时检测油灌储油平均温度。

3、具有油灌体积三维模型建立系统。

4、具有油库作业管理系统。

5、具备GPRS远程监控系统。

6、具有RS485通信接口。

附图说明

图1是本发明的总体结构框图。

图2是本发明的单片机工作电路图。

图3是本发明的电源管理电路图。

图4是本发明的ADC采集电路。

图5是本发明的温度采集电路。

图6是本发明的RS485通信电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

图1是本发明总体结构框图，本发明一种基于自学习方法的油罐储量检测系统包括上位机、单片机工作电路、电源管理电路、液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路、GPRS模块。

上位机通过GPRS模块和RS485通信电路连接到单片机工作电路，采用BS架构访问客户端实现数据传输；单片机工作电路分别与电源管理电路、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路相连接；电源管理电路分别与液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、GPRS模块、RS485通信电路相连接；ADC采集电路的输入端与液位传感器连接；RS485电路同时与GPRS模块相连接。

图2是本发明的单片机工作电路图。该单片机工作电路包括单片机U1、晶振G1、电阻R3、R4、电容C8、C9。U1为MSP430G2553单片机。单片机U1的引脚18、19之间外接晶振G1，晶振G1的两端分别与电容C8的一端和C9的一端相连，C8的另一端和C9的另一端相连并跨接电阻R4后接地，为单片机提供精准可靠的外部时钟源；单片机U1的引脚5、6、7连接ADC采集电路，建立与ADC采集电路的芯片U2的数据通信，实时采集U2的数字信息；单片机U1的引脚8、9连接温度采集电路，采用单总线工作方式，定时读取双线缆的温度信息；单片机U1的引脚2、3、4连接RS485通信电路，通过GPRS模块实时连接上位机，实现信息的交换。

图3是本发明的电源管理电路图。该电源管理电路包括电源转换芯片T1、T2，在一个示例中，T1是LM2675-5。电源转换芯片T1的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C2的正极；T1的3、5引脚和滤波电容C2的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出5V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，L1的另一点作为直流电压5V的输出端，L1的另一点与地之间接入滤波电容C3从而构成电源回路。在一个示例中，T2是LM2675-3.3，构成3.3V直流电压输出，电路原理类似于T1，电源转换芯片T2的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C6的正极；T2的3、5引脚和滤波电容C6的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出3.3V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，L2的另一点作为直流电压3.3V的输出端，L2的另一点与地之间接入滤波电容C7从而构成电源回路。直流电压3.3V的输出端与地之间接串联的电阻R2和发光二极管LED3作为电源的指示。

图4是本发明的ADC采集电路。ADC采集电路通过接口J2将液位传感器的电流信号引入，接口J2的引脚1、2之间连接采样电阻R6得到电压压差信号，将电压压差信号引入ADC采集芯片AD7191的差分模拟输入端AIN1和AIN2；U3作为稳压电压参考电路，引脚2输入5V电压，并连接去耦电容C10，引脚6输出2.5V精准参考电路至ADC采集芯片AD7191的引脚15；ADC采集芯片AD7191的引脚3、4、23连接单片机U1的引脚5、6、7，建立与单片机的数据通信；本采集电路采用24位∑-△型模数转换芯片，可得到高精度转换数据，保证系统精度指标。

图5为DS18B20温度采集电路。该温度采集电路采用单线制通信方式建立与单片机U1的通信，本方案中采用两条测温电缆，每个测温电缆为8个温度点，每个温度点采用一个温度传感器，单片机U1统一发送数据采集信号，采集温度传感器U5-U20温度信息，且可对应每个温度传感器ID号，得到每个位置的温度信息；其中温度传感器U5-U12的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R14连接电源3.3V，U13-U20的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R15连接电源3.3V。

图6为RS485通信电路图。该RS485通信电路包括RS485芯片U4、光耦OC1、光耦OC2、光耦OC3、输出接口J3。U4为RS485芯片，在一个示例中，U4为MAX485，其1脚与光耦OC2的2脚连接，4脚与光耦OC3的4脚连接；RS485芯片U4的2脚和3脚相连后接至光耦OC1，引脚6、7连接电阻R9后接到输出接口J3作为信号输出。在一个示例中，光耦OC1为TLP521-1，光耦OC1的2脚与单片机U1的引脚2相连接，光耦OC1的1脚接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源3.3V；光耦OC1的引脚3连接地，光耦引脚4连接MAX485芯片的2脚和3脚，并通过上拉电阻R7连接5V电压。在一个示例中，光耦OC2为TLP521-1，光耦OC2的1脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源5V；光耦OC2的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚3，并通过上拉电阻R10连接3.3V电压。在一个示例中，光耦OC23为TLP521-1，光耦OC3的1脚接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电源3.3V；光耦OC3的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚4，并通过上拉电阻R11连接5V电压。

本发明的工作过程如下：

当该自学习系统工作时，上位机发送信息采集指令，通过TP/ICP链路将发送命令发出，GPRS通信模块和RS485通信电路得到上位机采集命令后，将采集指令发送数据采集中心，单片机电路得到采集指令；单片机正常工作时建立与ADC采集电路的通信，实时将ADC采集得到的信息转换为微机语言，供信息传送使用；单片机工作时建立与温度传感器电路通信，定时采集温度传感器信息；单片机将得到的ADC采集电路信息和温度采集电路信息数据整合，进行数据包加密处理后，再通过RS485通信电路和GPRS通信模块将数据上报于上位机，完成信息传送。

当该自学习系统工作时，上位机得到传感器信息后，存入指定数据库中，将得到的液位信息作为参考点，把得到的多个温度传感器信息滤波，去除液面以上的温度信息后，将多个温度取平均值，结合液位信息，存储油的油脂信息查询数据库，得到密度，根据两次液位信息，得到液位差信息；并在上位机系统中输入注油量，根据得到的密度、液位差、注油质量计算该油灌注油期间的平均横截面积，从而建立高度、横截面积的三维学习模型，准确得到有关储油信息。

当该自学习系统工作时，电源输入为24V直流，通过T1、T2等DC-DC转换芯片，将24V直流转换为系统需要的电源；RS485通信电路，可供系统与外系统通信使用，并连接手持式设置仪器，实现安装或调试矫正作用。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：包括上位机、单片机工作电路、电源管理电路、液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路、GPRS模块，上位机通过GPRS模块和RS485通信电路连接到单片机工作电路，单片机工作电路分别与电源管理电路、ADC采集电路、温度采集电路、RS485通信电路相连接，电源管理电路分别与液位传感器、ADC采集电路、温度采集电路、GPRS模块、RS485通信电路相连接，ADC采集电路的输入端与液位传感器连接，RS485电路同时与GPRS模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：所述单片机工作电路包括单片机、晶振、电阻R3、R4、电容C8、C9，单片机为MSP430G2553单片机，单片机的引脚18、19之间外接晶振，晶振的两端分别与电容C8的一端和C9的一端相连，C8的另一端和C9的另一端相连并跨接电阻R4后接地，单片机的引脚5、6、7连接ADC采集电路，单片机的引脚8、9连接温度采集电路，采用单总线工作方式，定时读取双线缆的温度信息，单片机的引脚2、3、4连接RS485通信电路，通过GPRS模块实时连接上位机，实现信息的交换。

3.根据权利要求1所述的一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：所述电源管理电路包括第一、第二电源转换芯片，第一电源转换芯片是LM2675-5，第一电源转换芯片的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C2的正极，3、5引脚和滤波电容C2的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出5V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，L1的另一点作为直流电压5V的输出端，L1的另一点与地之间接入滤波电容C3构成电源回路，第二电源转换芯片是LM2675-3.3，构成3.3V直流电压输出，第二电源转换芯片的1脚接直流电源24V输入的正极，并连接滤波电容C6的正极，3、5引脚和滤波电容C6的负极连接24V电源的地端，4脚作为返回端接入输出3.3V电压，2脚作为芯片电源的输出外接电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，L2的另一点作为直流电压3.3V的输出端，L2的另一点与地之间接入滤波电容C7从而构成电源回路，直流电压3.3V的输出端与地之间接串联的电阻R2和发光二极管LED3作为电源的指示。

4.根据权利要求2所述的一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：所述ADC采集电路通过接口J2将液位传感器的电流信号引入，接口J2的引脚1、2之间连接采样电阻R6得到电压压差信号，将电压压差信号引入ADC采集芯片AD7191的差分模拟输入端AIN1和AIN2，稳压电压参考电路U3的引脚2输入5V电压，并连接去耦电容C10，引脚6输出2.5V精准参考电路至ADC采集芯片AD7191的引脚15，ADC采集芯片AD7191的引脚3、4、23连接单片机U1的引脚5、6、7，建立与单片机的数据通信。

5.根据权利要求4所述的一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：所述温度采集电路采用单线制通信方式建立与单片机的通信，采用两条测温电缆，每个测温电缆为8个温度点，每个温度点采用一个温度传感器，单片机统一发送数据采集信号，采集温度传感器温度信息，且可对应每个温度传感器ID号，得到每个位置的温度信息，其中一条测温电缆的8个温度传感器的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R14连接电源3.3V，另一条测温电缆的8个温度传感器的1、3引脚分别连接电源5V和地，2脚统一通过上拉电阻R15连接电源3.3V。

6.根据权利要求4所述的一种基于自学习方法的油罐储量检测系统，其特征在于：所述RS485通信电路包括RS485芯片、光耦OC1、光耦OC2、光耦OC3、输出接口J3；

所述RS485芯片为MAX485，其1脚与光耦OC2的2脚连接，4脚与光耦OC3的4脚连接，RS485芯片U4的2脚和3脚相连后接至光耦OC1，引脚6、7连接电阻R9后接到输出接口J3作为信号输出；

光耦OC1为TLP521-1，光耦OC1的2脚与单片机U1的引脚2相连接，光耦OC1的1脚接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源3.3V，光耦OC1的引脚3连接地，光耦OC1的引脚4连接MAX485芯片的2脚和3脚，并通过上拉电阻R7连接5V电压；

光耦OC2为TLP521-1，光耦OC2的1脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源5V，光耦OC2的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚3，并通过上拉电阻R10连接3.3V电压；

光耦OC23为TLP521-1，光耦OC3的1脚接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电源3.3V，光耦OC3的3脚连接地，4脚连接单片机U1的引脚4，并通过上拉电阻R11连接5V电压。

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