CN103926037B - 一种基于串口数据传输的移动式压力采集球 - Google Patents

Abstract

一种基于串口数据传输的移动式压力采集球。它包括配重仓、NFC标签、串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器、误差修正温度传感器(可选)。该采集球可以随着管道内的介质流动，并且每隔一段时间记录时间、压力数据值，在管道末端取出后通过数据线连接计算机与采集球的串行接口进行数据传输，通过管道长度、时间等数据的计算获取到管道不同位置处的压力值。本发明能有效解决对现有管道的深埋、架空、水中等绝大多数管段全线压力数据获取困难的问题，能实现在不影响生产前提下的全管段压力变化检测，可以对现有管道绝大多数管段进行无盲区的全线检测。

Description

一种基于串口数据传输的移动式压力采集球

技术领域

本发明涉及一种压力采集球，尤其涉及一种基于串口数据传输的移动式压力采集球。

背景技术

压力是反映管道系统运行状态的重要参数之一，在管道中，介质在管线输送中的压力是有严格要求的，只有压力符合要求才能保证生产效率和安全，因此，对管道的压力进行检测是保证管道系统安全运行的必要条件。

现有管道压力检测方法分为介入式测量方法和非介入式测量方法。传统的管道压力检测方法多为介入式测量方法，即在管道特定部位预先接入压力仪表或者放入压力传感器，仪表或传感器与管道内输送介质直接接触。这种测量方式检测管道压力方法的工作原理均是在被测管道上开孔，将被测介质通过引压管引入压力检测仪表中。这些检测方法的优点是测量理论和技术成熟，测量结果直接。但是，这些方法只是适用于测压点相对固定的场合，对于一些深埋或架空管线安装仪表或者传感器则十分困难，而且安装仪表或传感器的过程中会破坏管道系统的整体特性，使管道承压能力降低，易造成流体渗漏，特别是在高压下容易造成事故，同时无法对管道内的压力进行实时在线的监测。

非介入式测量方法主要是基于管道弹性形变的检测以及近年来提出的超声波检测方法，这些方法虽避免了对管路结构的破坏，但其检测精度低于传统的介入式检测方法，同时易受环境因素(特别是温度)的影响。

综上所述，不管是直接安装仪表或传感器的介入式测量方法还是根据形变或使用超声波的非介入式测量方法都存在一定的局限性，对于对现有管道的深埋、架空、水中等绝大多数管段无法进行无盲区的、连续的全线检测。为了能实现在不影响生产的前提下对现有管道全管段压力变化进行检测，迫切需要研究一种新的管道压力检测方法。

发明内容

针对现有的管道压力检测技术中的问题，本发明研制一种新型、简便、高效、可随介质流动、重复利用度高的基于串口数据传输的移动式压力采集球。

本发明所采取的技术方案如下：

一种基于串口数据传输的移动式压力采集球，其特征在于：包括配重仓、NFC标签、串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器、误差修正温度传感器(可选)；其整体结构剖面图如图1所示，形状为球形，采用新型塑封材料，中间用圆片状NFC标签作为ID标识及数据采集激活开关，以NFC标签为界，左侧部分为配重仓，右侧部分放置串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器、误差修正温度传感器(可选)。

所述移动式压力采集球左右两部分采用螺纹连接方式，连接处有防松垫圈，防止左右两部分松动，同时起到密闭作用，两部分可随意拆卸，方便更换电池、修改配重仓比重，重复利用率高；

所述移动压力采集球的配重仓设计，可以根据所检测管道中介质的密度不同，进而调整压力采集球的整体密度，使之能够悬浮于介质中，并且可以随着管道内介质的流动进行压力数据采集；

所述移动压力采集球的NFC标签，作为采集球的工作状态标识及数据采集激活开关；

所述移动压力采集球串行接口用来将Flash存储器中压力采集球采集到的数据通过数据线方式导出到计算机中；

所述移动压力采集球的防爆电池，采用高安全系数材料制造、能有效遏制电池爆炸的安全电池；

所述移动压力采集球的单片机，用于对数据进行存储、处理；

所述移动压力采集球的压力传感器，根据传输介质的不同选择不同类型的传感器，用于检测压力值；

所述移动压力采集球的误差修正温度传感器(可选)，针对不同工况下的管道介质温度可能不同的情况，压力传感器会有不同的误差，用温度来进行修正。

本发明的有益效果是：可以随着管道内介质的流动进行压力采集，解决现有管道全管段全线压力数据获取困难问题，实现不影响生产前提下的全管段压力变化监测；可以广泛应用于各类输油管道、天然气管道、供水管道、供热管道的压力检测；可以对现有管道的深埋、架空、水中等绝大多数管段进行无盲区的全线检测。

附图说明

图1是压力采集球的整体结构剖面示意图。

图2是压力采集球工作流程图。

图3是压力采集球实施方式模拟图。

其中：1NFC标签、2配重仓、3防爆电池、4串行接口、5压力传感器、6单片机、7误差修正温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施作进一步详述：

该压力采集球整体结构剖面图如图1所示，包括配重仓、NFC标签、串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器、误差修正温度传感器(可选)；形状为球形，采用新型塑封材料，中间用圆片状NFC标签作为ID标识及数据采集激活开关，以NFC标签为界，左侧部分为配重仓，右侧部分放置串行接口、防爆电池、单片机及压力传感器、误差修正温度传感器(可选)。

压力采集球的工作状态如图2所示，采集球有三种状态：采集工作态、传输态、静止态。采集球工作过程中不断检测NFC标签的状态，当处于采集工作状态时每隔一段时间进行数据采集，记录数据(时间、压力值)，当处于传输态时，通过数据线将计算机与压力采集球的串行接口连接进行传输数据，当处于静止态时，结束工作。

压力采集球的实施方式如图3所示，首先初始化采集球使其处于数据采集工作状态，从管道初始端放入压力采集球，压力采集球因经过调整配重仓使之整体密度与当前工况下管道介质密度相同而悬浮于介质中，并随着管道内介质的流动而流动。最后在管道末端将压力采集球收回。当压力采集球在管道内流动过程中处于工作状态时不断对管道内的压力进行数据采集，并将数据信息存储到Flash存储器中，数据格式为：时间：压力值。末端回收之后获取数据信息时，使其处于传输态，旋转螺纹，打开压力采集球，通过数据线连接压力采集球的串行接口和计算机进行传输数据，传输完毕之后，通过设置NFC标签使其处于静止态，结束工作，一次压力采集过程结束。采集过程完成之后，根据采集球机器绝对时间和管道长度计算压力采集点位置，将时间、压力数据转换成管道位置、压力数据，从而完成一次管道压力数据检测工作。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于串口数据传输的移动式压力采集球，其特征在于：

该采集球包括配重仓、NFC标签、串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器、误差修正温度传感器，形状为球形，采用塑封材料，中间是圆片状NFC标签，所述移动式压力采集球的NFC标签，作为采集球的工作状态标识及数据采集激活开关；采集球有三种状态：采集工作态、传输态、静止态；采集球工作过程中不断检测NFC标签的状态，当处于采集工作状态时每隔一段时间进行数据采集，记录时间和压力值数据，当处于传输态时，通过数据线将计算机与压力采集球的串行接口连接进行传输数据，当处于静止态时，结束工作；

以NFC标签为界，左侧部分为配重仓，右侧部分放置串行接口、防爆电池、单片机、压力传感器和误差修正温度传感器；

所述移动压力采集球左右两部分采用螺纹连接方式，连接处有防松垫圈，防止左右两部分松动，同时起到密闭作用，两部分可随意拆卸，方便更换电池、修改配重仓比重，重复利用率高；

所述移动压力采集球的配重仓设计，根据所检测管道中介质的密度不同，进而调整压力采集球的整体密度，使之能够悬浮于介质中，并且随着管道内介质的流动进行压力数据采集。

2.根据权利要求1所述的一种基于串口数据传输的移动式压力采集球，其特征在于：

所述移动压力采集球的串行接口，用来将Flash存储器中压力采集球采集到的数据通过数据线方式导出到计算机中；

所述移动压力采集球的防爆电池，采用高安全系数材料制造、能有效遏制电池爆炸的安全电池；

所述移动压力采集球的单片机，用于对数据进行存储、处理；

所述移动压力采集球的压力传感器，根据传输介质的不同选择不同类型的传感器，用于检测压力值；

所述移动压力采集球的误差修正温度传感器，针对不同工况下的管道介质温度可能不同的情况，压力传感器会有不同的误差，用温度来进行修正。