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
點擊次數：3395 發布時間：2021-01-01 13:37:37
摘要：本文為了更加高效的進行數據采集和分析，提出了注入液流量無線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向管道式電磁流量計發送采集指令，后者收到指令后發送流量數據。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行后期分析，在提高清洗檢測技術的基礎上，豐富油田管理技術體系。
1 概述
油井清洗作為油井作業的一項重要工作，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，將注入液流量生成二維碼并在 LCD 進行顯示，監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，并將采集數據存儲至 PC，方便管理人員進行后期分析，在提高清洗檢測技術的基礎上，豐富油田管理技術體系。二維碼掃描的注入液流量無線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向二維碼發送流量數據,二維碼生成模塊定時向管道式電磁流量計發送采集指令，后者收到指令后發送流量數據。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。
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向二維碼發送流量數據（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送采集指令，后者收到指令后發送流量數據。
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 系統硬件實現方案
流量數據二維碼生成硬件設計方案
CPU 通過串口讀取流量數據，根據 QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過程中主要解決的是對采集數據的分析處理，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。它的驅動方式有兩種，一種是有驅動芯片通過總線與單片機總線連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒有驅動電路，使用起來比較麻煩。常用的是帶驅動模塊的，使用總線便于與單片機連接，并且只要發送需要的顯示數據到緩存中就能達到顯示目的。
單片機數據收集經過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 進行電平轉換。
PC 通過 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，通過時間參數或者管道式電磁流量計編號參數調取流量數據值，進行單流量計或多流量計數據的對比 。
5 結論
通過對二維碼系統的設計，*先對單片機的開發平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結構及特點進行了闡述；*后在單片機開發平臺上對二維碼的編碼過程進行了設計。從中我們了解到了單片機系統以及二維碼技術的相關知識，并且認識到了利用單片機平臺來設計二維碼的生成過程。在實際應用中，方便了大慶油田注入液流量數據監測管理人員進行后期分析，在提高清洗檢測技術的基上，豐富了油田管理技術體系。
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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向二維碼發送流量數據（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送采集指令，后者收到指令后發送流量數據。
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 系統硬件實現方案
流量數據二維碼生成硬件設計方案
CPU 通過串口讀取流量數據，根據 QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過程中主要解決的是對采集數據的分析處理，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。它的驅動方式有兩種，一種是有驅動芯片通過總線與單片機總線連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒有驅動電路，使用起來比較麻煩。常用的是帶驅動模塊的，使用總線便于與單片機連接，并且只要發送需要的顯示數據到緩存中就能達到顯示目的。
單片機數據收集經過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 進行電平轉換。
PC 通過 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，通過時間參數或者管道式電磁流量計編號參數調取流量數據值，進行單流量計或多流量計數據的對比 。
5 結論
通過對二維碼系統的設計，*先對單片機的開發平臺做了詳細的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結構及特點進行了闡述；*后在單片機開發平臺上對二維碼的編碼過程進行了設計。從中我們了解到了單片機系統以及二維碼技術的相關知識，并且認識到了利用單片機平臺來設計二維碼的生成過程。在實際應用中，方便了大慶油田注入液流量數據監測管理人員進行后期分析，在提高清洗檢測技術的基上，豐富了油田管理技術體系。
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