專利名稱：輸油管道泄漏監(jiān)測專用數(shù)據(jù)采集器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種輸油管道泄漏監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集器，尤其是能實現(xiàn)一條管線上所有監(jiān)測點同步進行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集器。
背景技術：
確定輸油管道上的泄漏點，要求各個監(jiān)測點嚴格同步進行數(shù)據(jù)采集，相同時刻的壓力、溫度和流量采樣數(shù)據(jù)同時到達上位機進行分析定位。但是由于各個數(shù)據(jù)采集裝置的時鐘存在不可避免的誤差和數(shù)據(jù)在計算機網(wǎng)絡上傳輸具有不確定的時延，使上述兩點要求幾乎是不可能做到的。于是一些輸油管道泄漏監(jiān)測用的數(shù)據(jù)采集裝置，采用了在測試信號上附加時間信息，并且用全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)衛(wèi)星時鐘校準數(shù)據(jù)采集裝置時鐘的方法。這樣做在一定程度上解決了泄漏點定位問題，可是由于校準時鐘存在一定誤差，各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集裝置時鐘仍然不能嚴格同步，所以附加的時間信息并不精確，對定位精度有很大影響。后來發(fā)明的采用GPS衛(wèi)星秒脈沖信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集的方法，使各個監(jiān)測點在相同的時刻進行數(shù)據(jù)采集，消除了不同數(shù)據(jù)采集裝置時鐘微小誤差對于泄漏點定位精度的影響，可以使泄漏點定位的精度有極大的提高。但是這項技術目前僅限于使用臺式計算機和數(shù)據(jù)采集卡，因此成本高、功率消耗多、占用空間大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有輸油管道泄漏監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集裝置，或者采集數(shù)據(jù)不能精確定時，或者成本高、功耗多、體積大的問題，本實用新型提供一種輸油管道泄漏監(jiān)測專用數(shù)據(jù)采集器，能夠?qū)崿F(xiàn)多點同步精密定時采集數(shù)據(jù)，而且成本低、功率消耗少、體積小、可靠性高。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是采用嵌入式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在印刷電路板上，型號為MAX1290的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片在型號為AT91RM9200的微處理器控制下，將被測試的壓力、溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)線傳輸給微處理器；型號為LD82C54的計數(shù)器芯片在微處理器控制下，將被測試的流量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)線傳輸給微處理器；型號為TU35-D40的GPS衛(wèi)星接收器將標準時間信號傳輸給微處理器，并且在每秒時間開始時發(fā)出一個脈沖信號給微處理器；微處理器根據(jù)衛(wèi)星接收器的秒脈沖信號控制數(shù)據(jù)采集的開始時間；采集到的數(shù)據(jù)和時間信息一起，在微處理器控制下通過網(wǎng)絡傳輸模塊傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)主機所在的計算機網(wǎng)絡，主機將各監(jiān)測點傳來的采樣數(shù)據(jù)按采樣時間對齊，進行泄漏點分析定位。數(shù)據(jù)采集器的程序和數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)的存儲器中，存儲器包括型號為S29GC064M90的閃存存儲器和型號為HY557V281620ET的隨機存儲器。由于是在GPS秒脈沖信號控制下實行整秒采樣，取時間信息只需要精確到秒，因此徹底消除了時間標記的誤差。
本實用新型的有益效果是，可以保證各個不同地點嚴格在同一時刻進行數(shù)據(jù)采集，并給采集的數(shù)據(jù)加上準確的時間標記。解決了輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)遠程采集數(shù)據(jù)采用計算機網(wǎng)絡和無線公網(wǎng)等方式傳輸數(shù)據(jù)時，不能保證數(shù)據(jù)傳輸實時性的問題，各點采集的數(shù)據(jù)經(jīng)不同路由、不等距離傳輸?shù)阶龇治龆ㄎ坏纳衔粰C后按照數(shù)據(jù)的時間標記實現(xiàn)嚴格的時間同步，獲得不同地點采樣的精確時間信息。并且由于采用嵌入式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設備成本低、體積小、功率消耗低、抗干擾能力強。



以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中1.模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，2.控制信號線，3.數(shù)據(jù)信號線，4.控制信號線，5.數(shù)據(jù)信號線，6.微處理器，7.數(shù)據(jù)信號線，8.數(shù)據(jù)傳輸模塊，9.計數(shù)器芯片，10.GPS接收器，11.秒脈沖信號線，12.時間信號線，13.印刷電路板，14.數(shù)據(jù)線，15.地址線，16.控制線，17.存儲器模塊。
具體實施方式
微處理器6通過控制信號線2與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片1相連，控制信號采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線3傳輸?shù)轿⑻幚砥?。微處理器通過控制信號線4與計數(shù)器芯片9相連，控制數(shù)據(jù)采集；計數(shù)器芯片將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線5傳輸?shù)轿⑻幚砥?。GPS衛(wèi)星接收器的秒脈沖信號通過信號線11與微處理器的中斷信號引腳相連。GPS衛(wèi)星接收器在每秒鐘開始時產(chǎn)生一個脈沖信號作為中斷信號源，微處理器響應這個中斷，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和計數(shù)器芯片開始一秒鐘壓力、溫度和流量數(shù)據(jù)采集。微處理器通過串行通信線12讀取GPS衛(wèi)星的標準時間信號。采樣數(shù)據(jù)加上時間標簽以后通過串行通信線7傳輸?shù)骄W(wǎng)絡傳輸模塊8。當監(jiān)測現(xiàn)場設置有計算機網(wǎng)絡時網(wǎng)絡傳輸模塊使用型號為PulseH1012的網(wǎng)絡驅(qū)動器，當監(jiān)測現(xiàn)場沒有計算機網(wǎng)絡時網(wǎng)絡傳輸模塊使用型號為Q2358C的碼分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)無線傳輸模塊或型號為Q2403A的通用分組無線業(yè)務(GPRS，General Packet Radio Service)無線傳輸模塊。網(wǎng)絡傳輸模塊通過計算機局域網(wǎng)或無線公用網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)主機所在的計算機網(wǎng)絡。
GPS秒脈沖信號連接到微處理器的快速中斷請求引腳?？焖僦袛啾绕胀ㄖ袛嗾埱蟮膬?yōu)先級高，支持數(shù)據(jù)傳送和通道處理，并有足夠的寄存器，可以避免對寄存器保存的需求，減少了切換過程的時間開銷，使脈沖信號到來時立即向模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片發(fā)出開始采集數(shù)據(jù)的指令。微處理器收到GPS秒脈沖信號后開始采集數(shù)據(jù)的時間差為1.2μs；GPS衛(wèi)星接收機的秒脈沖信號的誤差一般為1μs。軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集任務在一個單獨的進程中，避免了其它操作對數(shù)據(jù)采集中斷請求的延遲。因此用GPS衛(wèi)星接收機的秒脈沖信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集時，各個監(jiān)測點開始采集數(shù)據(jù)的時間誤差將小于3μs，保證了定時的高精度。
權(quán)利要求1.一種輸油管道泄漏監(jiān)測專用數(shù)據(jù)采集器，采用嵌入式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在印刷電路板上，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、計數(shù)器芯片、網(wǎng)絡傳輸模塊和存儲器分別與微處理器相連，其特征是數(shù)據(jù)采集器中GPS衛(wèi)星接收器的時間信號通過串行通信線與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸油管道泄漏監(jiān)測專用數(shù)據(jù)采集器，其特征是GPS衛(wèi)星接收器的秒脈沖信號引腳與微處理器的中斷請求信號引腳相連。
專利摘要一種能夠?qū)崿F(xiàn)多點同步精密定時采集數(shù)據(jù)的輸油管道泄漏監(jiān)測專用數(shù)據(jù)采集器，它采用嵌入式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)衛(wèi)星接收器的秒脈沖信號連接到微處理器的中斷請求輸入引腳；GPS衛(wèi)星的時間信號與微處理器采用串行通信；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和計數(shù)器芯片輸出的數(shù)字信號和GPS衛(wèi)星的時間信號一起，在微處理器控制下由網(wǎng)絡傳輸模塊發(fā)送到計算機網(wǎng)絡。依靠GPS衛(wèi)星信號觸發(fā)使一條輸油管線上所有數(shù)據(jù)采集器在嚴格相同的時刻進行數(shù)據(jù)采集，便于通過對數(shù)據(jù)進行相關分析準確定位泄漏點；同時具備體積小、功耗低、成本低、可靠性高的特點。本實用新型特別適合于輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。
文檔編號F17D5/00GK2846987SQ20052013184
公開日2006年12月13日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者雷振山, 馬良, 常貴寧, 趙晨光, 雷蕾, 劉慶存 申請人:唐山學院, 山東省東營市東營區(qū)五色石泄漏監(jiān)控技術研究所