【正文】 長 治 學(xué) 院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 儲油罐實時監(jiān)測系統(tǒng) 的設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué) 號： 08405433 姓 名： 張國雁 指導(dǎo)教師： 張 毅 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 系 別： 電子信息與物理系 完成時間： 20xx年 5月 長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 儲油罐實時監(jiān)測系統(tǒng) 的設(shè)計與實現(xiàn) 專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 姓名： 張國雁 學(xué)號： 08405433 指導(dǎo)教師： 張毅 摘要 :我國石 油資源豐富 ,采油煉油企業(yè)眾多 ,儲油罐是儲存油品的重要設(shè)備 ,儲油罐液位的精確計量對生產(chǎn)廠庫存管理及經(jīng)濟運行影響很大。但國內(nèi)許多反應(yīng)罐、大型儲油罐、加油站的液位計量仍采用人工檢尺和分析化驗的方法 ,其他參數(shù)的測定也沒有實行實時動態(tài)測量 ,這樣易引發(fā)安全事故，無法為生產(chǎn)操作和管理決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。 本系統(tǒng)針對上述問題，采用相應(yīng)的傳感器采集儲油罐內(nèi)的溫度和壓力，并通過單片機將儲油量、溫度值顯示出來；同時利用串口將各項數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，從而進行更精確的計算與統(tǒng)計。 關(guān)鍵詞 ：儲油罐、液位監(jiān)測 、 QT、 ARM、嵌入式 長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 1 系統(tǒng)概述 .................................................................................................................................1 題目分析 ..............................................................................................................................1 選題意義 ....................................................................................................................1 需求分析 ....................................................................................................................1 功能分析 ..............................................................................................................................1 2 方案論證 ...............................................................................................................................3 硬件方案 ...............................................................................................................................3 、硬件方案 1 ...............................................................................................................3 、硬件方案 2 ...............................................................................................................3 、兩種硬件 方案論證 ..................................................................................................3 2. 2 軟件方案 .............................................................................................................................3 、軟件開發(fā)工具論證 ..................................................................................................4 、方案比較 ..................................................................................................................4 3 系統(tǒng)設(shè)計之下位機部分 .........................................................................................................6 ．液面測量模塊 :............................................................................................................6 ..............................................................................................................12 串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 .....................................................................................................14 顯示模塊 .....................................................................................................................16 4 系統(tǒng)設(shè)計之上位機部分 .......................................................................................................18 PC 端軟件 ....................................................................................................................18 ARM 嵌入式設(shè)備端軟件 ............................................................................................21 5 系統(tǒng)調(diào)試 ...............................................................................................................................23 調(diào)試計劃 .....................................................................................................................23 程序運行中的錯誤 .....................................................................................................23 調(diào)試結(jié)果 .....................................................................................................................23 6 總結(jié)分析 ...............................................................................................................................28 附錄 ...........................................................................................................................................31 長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 1 系統(tǒng)概述 題目分析 選題意義 隨著科技的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用和迅猛發(fā)展，由傳統(tǒng)的人工測量開始逐步向計算機智能監(jiān)測方向發(fā)展。相比較而言，國外的油罐區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)性能好，但其價格過 高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我國廣大用戶的承受能力。而國內(nèi)研制的系統(tǒng)大多計算精度低、穩(wěn)定性和可靠性差。因此，研發(fā)出符合我國國情的油罐區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)，不僅可以保障石油庫區(qū)的安全生產(chǎn)，而且將加快石油行業(yè)的現(xiàn)代化管理進程。 針對油庫儲油罐地理位置分布廣，信號傳送距離遠(yuǎn)的特點，采用 “功能分散、負(fù)荷分散、危險分散、管理集中 ”的分布式控制系統(tǒng)設(shè)計思想， “硬件模塊化、軟件組合化、通信網(wǎng)絡(luò)化 ”的設(shè)計方法。 需求分析 在設(shè)計儲油罐管理系統(tǒng)時，首先確定系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和功能要求，從技術(shù)和經(jīng)濟角度上進行可行性分析，然后進行方案選擇和 總體設(shè)計，考慮下位機硬件電路的結(jié)構(gòu)是否合理，性價比等問題，探討上位機的功能框架，采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)，再進行詳細(xì)設(shè)計和調(diào)試，最終完成設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計初期，主要考慮了以下因素： （ 1）可靠性。系統(tǒng)運行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境長期連續(xù)工作。 （ 2）通用性。在設(shè)計時，應(yīng)充分考慮其應(yīng)用對象的共性，使系統(tǒng)具有較強的通用性，可以在油庫推廣應(yīng)用。 （ 3）兼容性。系統(tǒng)應(yīng)能攜掛不同類型的傳感器，能夠測量多種參數(shù)。 （ 4）經(jīng)濟性。系統(tǒng)的造價經(jīng)濟合理，性能價格比高。 （ 5）操作維護方便性。在軟件方面，要求人機界面友好， 操作簡便；在硬件方面，要求維護檢修方便。 功能分析 根據(jù)對儲油罐液位監(jiān)測及計量管理任務(wù)的深入分析，系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)以下幾大功能： 長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1. 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定與修改 儲油罐區(qū)參數(shù)設(shè)定和修改：儲油罐數(shù)量、標(biāo)號設(shè)定、通訊參數(shù)設(shè)置，儲油罐分區(qū)管理定義等。 儲油罐參數(shù)設(shè)定與修改：儲油罐的安全高度、液位的高低報警值等設(shè)定和修改。 2. 儲油罐實時監(jiān)測與計量 儲油罐狀態(tài)實時監(jiān)測：儲油罐液位等參數(shù)的實時監(jiān)測。 儲油罐實時計量：依據(jù)壓力值，計算出液位的高度和剩余百分比。 3. 可視信息服務(wù) 顯示系統(tǒng)總貌及構(gòu)成、各個油罐的溫度，液位，壓力 數(shù)據(jù)。 長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 2 方案論證 硬件方案 硬件方案 1 硬件方案 1的 系統(tǒng)主要由現(xiàn)場儀表和儲油罐實時監(jiān)測與計量的管理主機或服務(wù)器等組。系統(tǒng)主機和現(xiàn)場儀表之間通過 RS485 總線連接，儲油罐實時監(jiān)測和采集液位的核心是兩個壓力傳感器 。 整個系統(tǒng)的工作流程大致如下：壓力傳感器從儲油罐終端采集到數(shù)據(jù) ， 經(jīng)單片機處理（ A/D 轉(zhuǎn)換） 后 顯示到現(xiàn)場端的數(shù)碼管上，同時通過串口傳輸給上位機，實現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)測，連入計算機，計算機顯示并保存上傳的液位數(shù)據(jù)，并可以通過管理軟件對數(shù)據(jù)來進行后續(xù)處理。 硬 件方案 2 硬件方案 2 是光用單片機設(shè)計一個液位監(jiān)控系統(tǒng)。其硬件的組成是：單片機， A/D轉(zhuǎn)換部分，液位顯示部分，將采集到 的 數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機處理，顯示到數(shù)碼管上，管理人員可以定時查看各個儲油罐的信息。 兩種硬件 方案論證 結(jié)合兩種硬件方案，采用的硬件結(jié)構(gòu)有所不同，方案 2 用單片機作為硬件系統(tǒng)，顯然電路復(fù)雜，可靠性較低，而且無法向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)測。再者系統(tǒng)調(diào)試比較困難，無形中延長了開發(fā)周期，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高。 本設(shè)計最終選擇方案 1，因為它相對于方案 2 來說，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，結(jié)構(gòu)高度模塊化，低 功耗電路設(shè)計，全數(shù)字總線接口，通信協(xié)議開放，網(wǎng)絡(luò)擴展能力強，抗干擾能力強，所利用的液位測量技術(shù)成熟，可靠性高。 2. 2 軟件方案 使用儲油罐計量監(jiān)測管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集和處理儲油罐中所儲油品的各項數(shù)據(jù)，通過軟件顯示并打印油品的儲量、溫度及相關(guān)的各項數(shù)據(jù) ， 使管理人員了解各個油長治學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 罐 的 情況。 通過對儲油罐實時監(jiān)測與計量