明渠流量计的智能化研究与开发

论文摘要

太原理工大学研发的板式数字流量计是直接数字取样的数字传感器。为了适应明渠、暗渠及各种污水排放口的计量应用,解决在不同使用环境、使用领域中检测精度等问题,提出了实现流量计智能化的设计方案。本文综合分析了污水计量的现状、智能仪器及流量计的发展现状及趋势,在深入学习了板式数字流量计的检测原理后,结合当前智能仪表的技术要求,采用软硬件结合的方式设计并完成了流量计的智能化。论文主要研究以下内容:(1)研究学习板式数字流量计的测流原理,找寻并分析流量测量影响因素,提出建立堰槽数据库的设计方案。将堰槽流量公式分类总结,对每个型号的堰或槽都建立其函数信息,完成流量公式数据库的建立。设计硬件电路和软件程序实现根据现场情况不同对数据库的自选择,完成流量计对堰槽的自检测功能。(2)硬件完善流量计的智能化电路。设计流量计的自存储、自处理电路,完成时钟存储芯片对流量数据的实时保存,实现流量计内部信息本地存储、读取功能,保证维修、维护时对数据的查询和提取。(3)实现流量计的软件智能化。设计利用判断堰槽淹没度的方法实现流量计对流态的自诊断功能;对所测流量进行迭代法计算和水位补偿,改进流量计的自处理功能;并设计软件对系统硬件电路的自检功能,提高流量计的可维护性。最后改进了流量实验装置,并将市场上的标准流量计与改进后的智能流量计进行对照实验,对流量计的各项数据进行验证。实验结果证明:经过智能化研究后,有效提高了流量计的容错能力、适应性和可靠性,使其应用范围更加广泛,测量准确性和精度有了进一步的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 污水计量的现状
• 1.2 智能仪器及流量计发展现状
• 1.2.1 智能仪器
• 1.2.2 智能技术
• 1.2.3 流量传感器的发展现状
• 1.2.4 流量计的发展趋势
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本文的主要内容和章节安排
• 1.4.1 课题的主要内容
• 1.4.2 论文的章节安排
• 第二章 明渠流量计智能化设计思路
• 2.1 明渠流量测量方法和原理
• 2.1.1 流量测量方法
• 2.1.2 测流原理
• 2.2 板式明渠流量计
• 2.2.1 课题流量计
• 2.2.2 液位数字检测原理
• 2.2.3 流量计槽体及公式
• 2.3 影响明渠流量检测的主要因素
• 2.3.1 堰槽种类的不同
• 2.3.2 污水水质的差异
• 2.4 智能化设计的整体思路
• 2.5 本章小结
• 第三章 明渠流量计智能化的硬件设计
• 3.1 智能化硬件设计
• 3.1.1 电路设计原则
• 3.1.2 硬件电路功能设计
• 3.1.3 处理器
• 3.1.4 时钟存储芯片
• 3.2 堰槽选择的设计
• 3.2.1 堰槽设计规则
• 3.2.2 堰槽与污水性质的适用情况研究
• 3.2.3 堰槽的适用流量范围总结
• 3.2.4 堰槽分类设计
• 3.2.5 堰槽流量公式选择设计
• 3.3 数据的存储与读取设计
• 3.4 流态判断的设计
• 3.5 流量计的可靠性设计研究
• 3.5.1 影响系统可靠性的因素
• 3.5.2 硬件抗干扰设计
• 3.5.3 仪器的防雷设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 明渠流量计智能化的软件设计
• 4.1 软件的设计原则
• 4.2 软件的语言与开发环境
• 4.3 堰槽的扩展的设计
• 4.3.1 堰槽类型及流量计量公式
• 4.3.2 堰槽流量公式数据库的设计
• 4.3.3 参数数据库的设计
• 4.3.4 参数选择中的数据处理方法
• 4.3.5 堰槽流量公式选择设计
• 4.4 数据的存储与读取设计
• 4.4.1 时钟存储设计
• 4.4.2 部分程序代码
• 4.5 流量计算迭代法设计
• 4.6 系统整体智能化
• 4.6.1 故障自诊断的设计
• 4.6.2 程序功能设计
• 4.6.3 软件抗干扰程序设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 数据通讯实验
• 5.2 流量实验
• 5.3 温度对流量的影响分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 1 巴歇尔槽构造尺寸
• 附录 2 几种标准堰槽的测流范围及应用限制
• 附录 3 板式流量计实物照片
• 附录 4 累计流量数据
• 附录 5 温度——瞬时流量数据表
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文