CN203397491U - 一种基于rf/gprs无线远程数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，属于油气管道数据采集技术领域。装置包括MCU控制器，MCU控制器的数据采集端与信号采集单元相连，MCU控制器的存储端通过存储电路与存储器相连；MCU控制器的显示端连接HMI人机界面；MCU控制器的时钟端与系统时钟电路相连；MCU控制器的数据发送端与无线数据发送单元相连，无线数据发送单元与显示装置相连；MCU控制器的定位端与GPS全球定位单元相连。本实用新型通过RF无线通信实现数据的实时采集和传输，通过GPRS将采集到的数据上传到网络服务器中心，实时监控管道的压力、温度、流量、露点等参数，具有低成本、精度高、功能齐全和操作方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气管道数据采集技术领域，特别涉及一种基于RF/GPRS无线远程数据采集装置。
背景技术
目前长输油气管道试压过程中，通常采用圆图记录仪、压力天平、压力表等仪器对管道试压过程中的管道压力、温度数据进行测量和记录。上述仪器都需要与管道连接，并且受到传感器延长线及压力天平引管长度的限制，试压仪器操作间一般设置在距离管道20m的范围内，如果试压过程中发生泄漏等突发事故，那么如此近的距离会对操作间及测量人员构成危险。
另外，在长输油气管道通球、试压、干燥等预投产干燥施工过程中，根据管道长度不同，通常需要专门成立若干个跟球收球小组，其缺点在于：需要配备专门人员和车辆进行跟球和检测沿途阀室及末端压力、露点、温度等工作，其自动化程度低，数据采集的准确性低和实时性差。
实用新型内容
为了解决油气管道试压测量、预投产过程中存在的数据采集准确性低、实时性差及安全系数低等问题，本实用新型提供了一种基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，包括MCU控制器，所述MCU控制器的数据采集端与信号采集单元相连，所述MCU控制器的存储端通过存储电路与存储器相连；所述MCU控制器的显示端连接HMI人机界面；所述MCU控制器的时钟端与系统时钟电路相连；所述MCU控制器的数据发送端与无线数据发送单元相连，所述无线数据发送单元与显示装置相连；所述MCU控制器的定位端与GPS全球定位单元相连。
所述MCU控制器的显示端还连接有LED指示灯。
所述信号采集单元包括A/D采集电路、隔离电路及传感器，所述MCU控制器的数据采集端通过所述A/D采集电路与隔离电路相连，所述隔离电路与传感器相连。
所述传感器通过电源电路与所述HMI人机界面相连。
所述无线数据发送单元包括GPRS DTU通信单元和近程接收单元，所述MCU控制器的数据发送端分别与所述GPRS DTU通信单元和近程接收单元相连。
所述近程接收单元包括RF通信单元和显示装置，所述MCU控制器的数据发送端与所述RF通信单元相连，所述RF通信单元与所述显示装置相连。
所述存储器由RAM和Flash单元组成。
所述系统时钟电路由晶振电路、温度补偿电路和时钟电源组成，所述MCU控制器的时钟端与所述晶振电路相连，所述晶振电路与温度补偿电路相连，所述时钟电源与所述晶振电路相连。
所述时钟电源为CR2032纽扣电池。
本实用新型提供的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，通过近距离RF无线通信实现数据的实时采集和传输，通过GPRS将采集到的数据上传到网络服务器中心，实时监控管道的压力、温度、流量、露点等参数，从而了解管道的运行情况，实现对多个项目的集中管理监控以及多个用户对同一项目的监控，具有低成本、精度高、功能齐全和操作方便等优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型技术方案作进一步描述。
参见图1，本实用新型实施例提供了一种基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，该装置包括MCU控制器1，MCU控制器1的数据采集端与信号采集单元相连，MCU控制器1的存储端通过存储电路5与存储器6相连；MCU控制器1的显示端连接HMI人机界面7和LED指示灯14；MCU控制器1的时钟端与系统时钟电路8相连；MCU控制器1的数据发送端与无线数据发送单元相连，无线数据发送单元与显示装置12相连；MCU控制器1的定位端与GPS全球定位单元13相连。
其中，MCU控制器1为控制单元，其采用TQFP封装形式，25MIPS，64KBFlash，100Pin Mixed-Signal，用于计算信号采集单元采集的数据，控制显示屏显示数据，将计算结果按协议格式传送给无线数据发送单元。
其中，信号采集单元包括A/D采集电路2、隔离电路3及传感器4，MCU控制器1的数据采集端通过A/D采集电路2与隔离电路3相连，隔离电路3与传感器4相连。传感器4通过电源电路11与HMI人机界面7相连。本实施例的A/D采集电路2采用8通道16位的A/D采集电路，用于实时采集管道的压力、温度、流量和液位等参数的变化情况。
其中，无线数据发送单元包括GPRS DTU通信单元9和近程接收单元，MCU控制器1的数据发送端分别与GPRS DTU通信单元9和近程接收单元相连。近程接收单元包括RF通信单元10和显示装置12，MCU控制器1的数据发送端与RF通信单元10相连，RF通信单元10与显示装置12相连。本实施例利用RF通信单元，可实现在距离采集端（0至6KM范围内）外查看、监测RF通信单元发送的数据。
其中，系统时钟电路8由晶振电路、温度补偿电路和时钟电源组成，MCU控制器1的时钟端与晶振电路相连，晶振电路与温度补偿电路相连，时钟电源与晶振电路相连。时钟电源额可以为CR2032纽扣电池。正常情况下，每年误差不超过2分钟，加上可以接收GPS授时矫正系统时钟，每年误差可达到毫秒级。
其中，存储器6由4KB RAM和16MBit Flash单元组成；Flash单元用于保存没有发送成功的数据，保证数据的连续性和可靠性。
在实际应用中，本实施例的GPS全球定位单元13可采用HOLUX SIRF4代产品，该产品体积小、功耗低、信号强，用于设备所在位置的定位和GPS授时矫正系统时钟的偏差。
本实用新型实施例的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置的工作原理是：
为了提高试压过程的安全性，消除施工的安全隐患；同时为了在试压过程中能够及早发现管道泄漏并报警，通过信号采集单元中的传感器及RF通信单元，对试压泵的流量、出口压力、出口温度以及管道压力的参数进行实时采集监控及近距离无线传输；当管道发生泄漏时，用户端软件会发出相应的报警信息，现场技术人员发现报警信息后，关闭现场升压设备；同时施工负责人也能第一时间收到现场发出的报警信息，并根据预先制定好的泄漏检查方案对泄漏位置进行查找。
在干燥施工过程中，通过信号采集单元中的传感器及GPRS DTU通信单元，对管道压力、露点等参数进行采集及远距离无线传输，实现减少人员投入或者实施无人跟球的收球作业，这样可以减少人员车辆长途跋涉，特别是夜间及长时间疲劳驾驶，减少施工安全隐患，节约施工成本。长输油气管道的干燥施工工期主要受干空气的流量、压力、露点、温度等因素影响，当使用干空气进行干燥时，要使干燥时间最短，就要用露点尽可能低的高温气体，在尽可能低的压力下且气体流量尽可能地大。通过本实施例的无线远程数据采集装置，可以对管道内干空气的参数进行实时监控，根据采集的参数对设备进行调整，从而达到使用现有设备和保证工程质量的前提下，尽可能地缩短施工工期。
针对目前应用的自动记录系统数据传输距离近、可靠性和实时性差的弱点,本实用新型实施例提出的基于RF无线射频和GPRS无线技术的自动无线记录装置，可以广泛应用于长输石油天然气管道通球、试压、干燥的预投产施工环节，实现实时监控，曲线图显示、历史数据存储。本实用新型实施例的装置利用GPRS的Internet接入功能，将采集到的数据传输到网络服务器中心，用户通过访问MCU控制器，实时了解管道的压力、温度、流量、露点等参数；在通过GPRS上传数据的同时，还可以通过近距离RF无线射频通讯实现采集点数据的实时采集和传输，在值班房内随时了解管道运行情况；特别实现了对无手机网络信号覆盖的野外、山区等地区项目现场数据的实时采集和传输；通过安装了远程监控系统软件的电脑，用户就可以实时监控和了解管道运行情况，实现对多个项目的集中管理监控以及多个用户对同一项目的监控，使长输油气管道预投产施工从根本上减少了人工跟球收球、现场数据采集的繁杂劳动、降低了施工过程中的安全风险、提高了数据采集的实时性和准确性。
本实用新型实施例提供的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，还具有以下优点：
1）本实用新型实施例的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置的信号输入单端，能够准确采集到施工现场管道的压力、温度、流量、液位等参数的信号，实时发送至MCU控制器进行分析处理，实现对阀门的远程控制；
2）本实用新型实施例的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，能够根据实际情况，进行采集数据、处理数据、保存数据、发送数据、工作显示、电量显示、报警显示及定位显示的工作；
3）本实用新型实施例的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，能够在恶劣的条件下正常运行，并可通过SPI通信接口进行16位A/D采集数据，通过UART串口通信控制无线数据发送单元的通信，实现预投产施工无线远程监控设备的数字化、网络化、智能化。
本实用新型实施例的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，还具有数据传输速率高、数据吞吐量大、通信实时、可靠性高等优点。本实用新型实施例在大口径长输石油天然气管道的远程监控及数据的遥控遥测，长输油气管道预投产施工系统远程控制等方面具有很高的使用价值。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，包括MCU控制器（1），其特征在于，所述MCU控制器（1）的数据采集端与信号采集单元相连，所述MCU控制器（1）的存储端通过存储电路（5）与存储器（6）相连；所述MCU控制器（1）的显示端连接HMI人机界面（7）；所述MCU控制器（1）的时钟端与系统时钟电路（8）相连；所述MCU控制器（1）的数据发送端与无线数据发送单元相连，所述无线数据发送单元与显示装置（12）相连；所述MCU控制器（1）的定位端与GPS全球定位单元（13）相连。
2.如权利要求1所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述MCU控制器（1）的显示端还连接有LED指示灯（14）。
3.如权利要求2所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述信号采集单元包括A/D采集电路（2）、隔离电路（3）及传感器（4），所述MCU控制器（1）的数据采集端通过所述A/D采集电路（2）与隔离电路（3）相连，所述隔离电路（3）与传感器（4）相连。
4.如权利要求3所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述传感器（4）通过电源电路（11）与所述HMI人机界面（7）相连。
5.如权利要求2所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述无线数据发送单元包括GPRS DTU通信单元（9）和近程接收单元，所述MCU控制器（1）的数据发送端分别与所述GPRS DTU通信单元（9）和近程接收单元相连。
6.如权利要求5所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述近程接收单元包括RF通信单元（10）和显示装置（12），所述MCU控制器（1）的数据发送端与所述RF通信单元（10）相连，所述RF通信单元（10）与显示装置（12）相连。
7.如权利要求2所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述存储器（6）由RAM和Flash单元组成。
8.如权利要求2所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述系统时钟电路（8）由晶振电路、温度补偿电路和时钟电源组成，所述MCU控制器（1）的时钟端与所述晶振电路相连，所述晶振电路与温度补偿电路相连，所述时钟电源与所述晶振电路相连。
9.如权利要求8所述的基于RF/GPRS无线远程数据采集装置，其特征在于，所述时钟电源为CR2032纽扣电池。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108304014A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-07-20 | 湖北天信石化设备股份有限公司 | 一种无水击加热器实时监控系统 |
| CN108983683A (zh) * | 2018-09-17 | 2018-12-11 | 苏州易联芯智能科技有限公司 | 高压特种气体远程监控系统 |
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2013
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