油罐多液位远程监控系统研究

论文摘要

地处偏僻的油田单井油罐的多液位自动检测和计量是油田生产中迫切需要解决的问题,本文针对单井油罐,研究开发了油罐气/油界面和油/水界面的多液位远程监控系统。本文对国内外液位检测理论与技术进行了认真的研究,在此基础上,设计了油罐多液位监控系统,包括:由液位传感器和检测电路构成的液位检测系统、完成数据采集与控制功能的单片机系统、无线远程通信系统和上位机数据处理系统。在液位检测系统中,改进了传统的电容式液位传感器,设计了多液位测量的分段式电容液位传感器和电容检测电路;单片机系统以AT89C51单片机为核心,可以完成分段电容和温度等数据的采集、传输及油罐阀门的自动控制;无线远程通信系统以GPRS网络、Internet公网为桥梁,主要完成单片机系统和上位机的数据传输;在上位机数据处理系统中,建立了油罐多液位BP神经网络预测模型,利用神经网络自学习功能和强大的泛化功能,提高了液位测量精度和系统实时性,除此之外,该系统还可以完成报警、信息转发、存储、打印、显示及对下位机的远程监控等功能。通过实验研究,证明了油罐多液位远程监控系统的可行性、先进性、可靠性及实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题的背景和意义
• 1.2 国内外液位检测技术研究现状
• 1.2.1 接触式液位测量
• 1.2.2 非接触式液位测量
• 1.3 论文主要内容与本文结构
• 第2章 系统总体设计
• 2.1 系统组成及工作原理
• 2.2 系统的工作过程
• 2.3 系统实现的功能
• 2.4 系统的技术指标
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 电容式液位传感器原理
• 3.1.1 电容式液位传感器工作原理
• 3.1.2 影响电容式液位传感器测量精度的因素
• 3.2 分段式电容液位传感器及检测电路设计
• 3.2.1 分段式电容液位传感器工作原理
• 3.2.2 分段式电容液位传感器设计及误差分析
• 3.2.3 分段式电容液位传感器检测电路设计
• 3.3 分段式电容液位传感器与单片机连接电路设计
• 3.4 单片机系统硬件设计
• 3.4.1 DS18B20 温度测量电路
• 3.4.2 键盘与LED显示电路
• 3.4.3 单片机控制阀门电路
• 3.4.4 串行通信接口电路
• 3.5 单片机与上位机通信
• 3.5.1 通信方式的选择
• 3.5.2 GPRS技术
• 3.5.3 GPRS模块及接口
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 单片机系统软件设计
• 4.1.1 单片机测频与测温程序
• 4.1.2 液位显示程序
• 4.1.3 油罐阀门控制程序
• 4.1.4 串口通讯程序
• 4.2 上位机数据处理系统软件设计
• 4.2.1 系统功能
• 4.2.2 系统数据库设计
• 4.3 油罐多液位BP神经网络预测模型
• 4.3.1 预测模型网络结构
• 4.3.2 预测模型学习算法
• 4.3.3 预测模型MATLAB源代码
• 4.3.4 预测模型VB编程
• 4.4 油罐多液位BP神经网络预测模型应用
• 第5章 系统实验与结果分析
• 5.1 实验装置简介
• 5.2 系统实验
• 5.2.1 静态实验
• 5.2.2 动态试验
• 5.3 结果分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢