專利名稱：低功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及流量調(diào)節(jié)器，尤其涉及低功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及有選擇地接通與切斷所選調(diào)節(jié)器元件以減少功耗的方法。
背景技術：
在控制工業(yè)過程的流體如油氣管道系統(tǒng)、化學過程等方面，常常要減小和控制流體的壓力。調(diào)節(jié)器一般通過提供可調(diào)的流量限制來完成這些任務。在指定應用場合中，調(diào)節(jié)器可以控制流速或其它過程變量，但作為流量控制功能的副作用，限制作用固有地造成壓力減小。
舉例來說，一使用調(diào)節(jié)器的特定應用是輸配天然氣。天然氣分配系統(tǒng)通常包括從天然氣油田延伸到一個或多個消費者的管道網(wǎng)。為傳送大量天然氣，把天然氣壓縮到某一高壓力。隨著天然氣接近分配管網(wǎng)并最終到達消費者，在減壓站降低氣壓，而減壓站通常用調(diào)節(jié)器降低氣壓。
天然氣分配系統(tǒng)能向消費者提供足量的天然氣是重要的。該系統(tǒng)的容量一般取決于系統(tǒng)壓力、管道尺寸和調(diào)節(jié)器，往往用模擬模型來評估。系統(tǒng)模型的精度用各輸入點、減壓點與輸出點的流量數(shù)據(jù)測定。減壓點對配氣系統(tǒng)的容量有重要影響，因而對系統(tǒng)模型而言，重要的是精密地模擬諸減壓點。但諸減壓點均在配氣系統(tǒng)內(nèi)，不能視為監(jiān)視的傳送點(即控制氣流從配氣系統(tǒng)切換到消費者的點)，所以一般不在減壓點作流量測量。另因減壓點并非監(jiān)視的傳送點，故無需附加的高精度成本。在其它調(diào)節(jié)器應用場合中(即工業(yè)過程、化學過程等)，也有類似于上述天然氣分配的流量測量問題。
此外，調(diào)節(jié)器會因操作磨損而發(fā)生故障，從而降低了沿管道控制壓力的能力。損壞的調(diào)節(jié)器會使流體漏泄，既增加了流體浪費，又會造成險情。盡管損壞的調(diào)節(jié)器可以修理或調(diào)換，但常常難以檢測調(diào)節(jié)器故障的時間和確定損壞的調(diào)節(jié)器。通常在管道長達數(shù)英里的供氣系統(tǒng)中，更難以檢測故障并確定故障的調(diào)節(jié)器。
原有技術的調(diào)節(jié)器在操作時，所有或大部分調(diào)節(jié)器元件通常都是一直接通的。在用電池電源對原有技術調(diào)節(jié)器供電的場合中，操作此類原有技術調(diào)節(jié)器通常造成不必要的能源消耗，降低了調(diào)節(jié)器的效率。另因延長使用或故障而造成調(diào)節(jié)器電池容量減少，若繼續(xù)操作所有或大部分調(diào)節(jié)器元件都接通的原有技術調(diào)節(jié)器，會縮短此類調(diào)節(jié)器可以操作的時間。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種方法，用于在調(diào)壓系統(tǒng)中收集傳感器數(shù)據(jù)，該調(diào)壓系統(tǒng)包括一控制器和多個傳感器，其中把控制器配置成收集傳感器數(shù)據(jù)。該方法包括步驟將控制器置于第一模式，發(fā)出第一控制器指令以激發(fā)從多個傳感器中選擇的一傳感器。把控制器置于第二模式達第一預定時段，使控制器在第二模式比工作于第一模式耗用較少的能量。待過了第一預定時段，再把控制器置于第一模式。發(fā)出第二控制器指令，收集來自所選傳感器的傳感器數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種方法，用于在調(diào)壓系統(tǒng)中收集傳感器數(shù)據(jù)，該調(diào)壓系統(tǒng)包括一控制器和多個傳感器，其中控制器在取樣周期內(nèi)被配置成收集來自每個傳感器的數(shù)據(jù)。該方法包括步驟激發(fā)多個傳感器中選擇的第一傳感器，收集所選第一傳感器的傳感器數(shù)據(jù)，再去除激發(fā)所選第一傳感器。然后激發(fā)多個傳感器中所選的第二傳感器，并收集其傳感器數(shù)據(jù)，再去除激發(fā)所選第二傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種調(diào)壓器，用于控制管道里的流體，其中調(diào)壓器用電池操作。該調(diào)壓器包括電池傳感器、存儲器和控制器。電池傳感器適于檢測電池的操作參數(shù)并產(chǎn)生操作參數(shù)信號，存儲器適于存貯電池的容量閾值并產(chǎn)生閾值容量信號，控制單元則控制調(diào)壓器的功耗。具體而言，控制器適于接收操作參數(shù)信號與閾值容量信號，并且產(chǎn)生指令信號，以多種操作模式中的至少一種操作模式操作調(diào)壓器。
附圖簡介本發(fā)明諸新特征由所附如權利要求提出，參照以下結合附圖所作的描述，能很好地理解本發(fā)明。在若干圖中，用同樣的標號表示同樣的元件，其中

圖1是表示本發(fā)明帶流量測量設備的調(diào)節(jié)器的示意圖。
圖2是配流量測量設備的另一調(diào)節(jié)器實施例的示意圖。
圖3是調(diào)節(jié)器流量測量設備的透視圖。
圖4是符合本發(fā)明內(nèi)容的調(diào)節(jié)器流量測量設備的截面?zhèn)纫晥D。
圖5是表示報警程序用戶規(guī)定極限部分的流程圖。
圖6是表示邏輯報警子程序的流程圖。
圖7A-7E是表示邏輯報警子程序特定部分的流程圖。
圖8是表示氣流調(diào)節(jié)器低功率電路的框圖。
圖9是表示低功率電路整個操作的流程圖。
圖10是表示低功率電路執(zhí)行的初始化過程的流程圖。
圖11是表示低功率電路執(zhí)行的適于節(jié)省電池功率的一例取樣序列的流程圖。
圖12是表示對氣流調(diào)節(jié)器確定操作模式方法的流程圖。
圖13是表示將氣流調(diào)節(jié)器置于第一省功率模式方法的流程圖。
圖14是表示把氣流調(diào)節(jié)器置于第二省功率模式方法的流程圖。
圖15是表示將氣流調(diào)節(jié)器置于故障安全模式方法的流程圖。
較佳實施例的詳細描述圖1示出本發(fā)明一較佳實施例的流體調(diào)壓器，如氣體調(diào)壓器10。圖示的氣體調(diào)壓器10包括后面要描述的氣流測量設備，其中利用上游壓力、下游壓力和孔板打開測量來計算流量與其它信息。應該理解，圖示的氣體調(diào)壓器只是本發(fā)明的一例流體調(diào)壓器，根據(jù)本發(fā)明原理還可設置液體調(diào)壓器。
圖1的調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)體12、隔膜罩殼14和上罩殼16。在調(diào)節(jié)體12內(nèi)，設置了接上游管道的入口18和接下游管道的出口20。調(diào)節(jié)體12里面的孔板22在入口18與出口20間建立通信。
隔膜26裝在隔膜罩殼14里面而將其分為上下部14a、14b。壓簧28接觸隔膜26中央，位于隔膜罩殼14b下部，以向上方向偏置隔膜26。
柱30附接于隔膜26并隨之運動。閾盤32等節(jié)流元件附接于柱30底端，位于孔板22下面，閥盤32的尺寸完全阻塞孔板22，切斷入口18與出口20的聯(lián)系。因而應明白，壓簧28以向上方向偏置閥盤32而閉合孔板22。閥盤32形成不同的截面，當它下移時，孔板22未阻塞(或打開)的面積就逐漸增大，所以孔板22的打開面積與閥盤32的位置直接有關。
控制隔膜14a的上腔室里的氣壓，在閉合與打開位置之間移動閥盤32。罩殼14a上部的壓力可用多種不同方式設置，本例用裝載導向器(未示出)控制上部14a里的壓力。然而，調(diào)節(jié)器10可以是應用不同類操作器諸如非裝載導向器的類型，或者調(diào)節(jié)器10可以自我操作或壓力裝載，都不違背本發(fā)明的范圍。
控制隔膜14a上部氣壓的另一種方法，包括從上游管道排到隔膜罩殼14a上部的第一管子，并配有控制通過其氣流的第一螺線管。另設置的第二管子從隔膜罩殼14a上部排到下游管道，其內(nèi)設置了控制通過流量的第二螺線管。PC接第一與第二螺線管，以控制它們的操作。為增大隔膜罩殼14a上部的壓力，可打開第一螺線管讓上游壓力進入上部，將隔膜26向下驅動而打開孔板22。氣體可通過第二螺線管排出，從而減小上流部14a的壓力并抬高隔膜26，由此閉合孔板22。無論以何種方式提供和控制壓力，應該明白，增大的壓力都移動隔膜26與附接的閥盤32向下而打開孔板22，而減小的壓力閉合孔板22。因為也可應用本領域內(nèi)其它已知的結構，所以本結構僅是個舉例，并不限制本發(fā)明范圍。
根據(jù)本發(fā)明某些方面，為測量上下游的壓力等級P1、P2，在節(jié)流元件的上下游設置了壓力傳感器。如圖1所示，第一與第二壓力傳感器34、35裝到上罩殼16。管子36從第一壓力傳感器34延伸到分接頭而進入位于調(diào)節(jié)器入口18上游的管道，另一管子37從第二壓力傳感器35延伸到分接頭進入位于調(diào)節(jié)器出口20下游的管道。因此，當把第一與第二壓力傳感器34、35裝到上罩殼16上時，管子36、37就把上下游氣壓分別傳到第一與第二壓力傳感器34、35。在另一方式中，第一與第二壓力傳感器34、35可以直接位于上下游管道，導線從壓力傳感器布向上罩殼16。為提供溫度校正，需要時可在測量過程溫度的上游管道里設置過程流體溫度發(fā)送器48。
上罩殼16還包括測定閥盤位置的傳感器。按圖示實施例，柱30附接閥盤32并接至隔膜26。較佳地是柱30延伸部的行程指示器40，從隔膜延伸入上罩殼16，故閥盤32的位置對應于閥盤32的位置。因此，傳感器包括指示器行程檢測機構，較佳地為一霍爾效應傳感器。該霍爾效應傳感器包括一附接于行程指示器40上端的霍爾效應磁鐵42，磁鐵傳感器44置于上罩殼16里面，用于檢測霍爾效應磁鐵42的位置。通過檢測磁鐵42的位置，可確定閥盤42的位置和孔板22的打開面積。第二行程指示器(未示出)可接至行程指示器40，以目視指示閥盤行程。第二行程指示器從行程指示器40向上運行，通過上罩殼16延伸到上罩殼16的頂面上方。
測量閥盤32行程的另一方法是應用一臺置于上罩殼16內(nèi)行程指示器40上方的雷達收發(fā)機(未示出)，它可檢測行程指示器40的位置并發(fā)射指示行程指示器位置的信號。
顯然，除了上述的磁鐵42與傳感器44實施例外，還可以多種不同的方式測定閥盤32的位置。例如，可將激光傳感器(未示出)設置在上罩殼16里測量行程指示器40的位置，或設置在隔膜罩殼14內(nèi)直接測量一部分隔膜26的位置。當激光傳感器位于后一位置時，就不需要行程指示器40了。此外，還可用超聲傳感器測定閥盤位置。
圖2所示的另一種方法，測量隔膜罩殼14a上部的裝載壓力可推斷閥盤位置，顯然，閥盤32的位置隨隔膜罩殼上部14a的壓力而變。在該例中，設置在上罩殼16里的裝載壓力傳感器46用于測量隔膜罩殼14a上部的壓力，再用測得的裝載壓力確定閥盤位置。
回到圖1的實施例，第一與第二壓力傳感器34、35和行程傳感器44提供饋入電子流量模塊50的輸出。電子流量模塊50可以諸如在圖1所示的上罩殼16里與調(diào)節(jié)器設置在一起，或者定位于遠地。入口壓力、出口壓力和閥盤位置用來測定通過調(diào)節(jié)器10可變孔板的流量。對于亞臨界氣流，用以下算法計算流速F＝SQRT{{KSUB1}OVER{G*T}}*Ksub2*Y*P sub1*sinK sub3SQRT{{Psub1-Psub2}OVER{Psub其中F＝流速，K1＝絕對溫度常數(shù)，G＝流量媒體比重，T＝流量媒體絕對溫度，K2＝柱位置常數(shù)，Y＝柱位置，P1＝上游絕對壓力，K3＝修整形狀常數(shù)，P2＝下游絕對壓力。
柱位置與修整形狀常數(shù)K2、K3對調(diào)節(jié)器的具體尺寸與類型是特定的，主要取決于特定的修整尺寸與形狀。如本領域的技術人員將明白，K2與Y的乘積相當于傳統(tǒng)的流量選擇系數(shù)。以上算法適合計算通過線性的金屬修整閥型調(diào)節(jié)器的亞臨界(即P1-P2＜0.5P1)氣體流速。
對于臨界的氣流，通過消除正弦函數(shù)來修正計算。對其它類型的調(diào)節(jié)器，如非線性金屬修整與彈性類調(diào)節(jié)器，則應用類似的算法，但柱位置常數(shù)K2變成與壓降ΔP(即上游壓力P1、P2之差)和/或閥柱位置相關的函數(shù)，在本領域是眾所周知的。對液體流量，公式變成F＝SQRT{{KSUB1}OVER{G*T}}*K sub2*Y*SORT{P sub1-P sub2}其中F＝流速，K1＝絕對溫度常數(shù)，G＝流量媒體比重，T＝流量媒體絕對溫度，K2＝柱位置常數(shù)，Y＝柱位置，P1＝上游絕對壓力，P2＝下游絕對壓力。
在圖2實施例中應用類似的計算，測量隔膜罩殼14a上部的裝載壓力而推算閥盤行程，只是裝載壓力常數(shù)K4與量規(guī)裝載壓力P2代替了柱位置常數(shù)K2與柱位置Y值。裝載壓力常數(shù)K1也是應用專用的，必須對每類調(diào)節(jié)器1D測定。對于非線性彈性節(jié)流構件，裝載壓力常數(shù)K4是ΔP與“PL”的函數(shù)。
在該例中，在上罩殼16里面還設置了本地流量觀察模塊52，它包括提供合計流量信息的電子流量合計器，其輸出口允許手持通信裝置查訪合計流量，并將本地流量合計器復位以供將來使用。在目前的較佳實施例中，本發(fā)流量觀察模塊52包括封閉在上罩殼16里面的LCD讀出器。附接于上罩殼16頂部的帽17有一觀察LCD的透明塑料窗。
通信模塊54把流量數(shù)據(jù)發(fā)射給輔助通信裝置55，諸如遠地終端單元(RTU)、PC或任何其它能詢問調(diào)節(jié)器控制的裝置。通信模塊54包括向遠地計讀系統(tǒng)(未示出)發(fā)送流量信息的天線53。還提供了電源模塊56，用來為流量測量機構供電。電源模塊56能對整個裝置提供穩(wěn)定電壓，可用任何已知的源如太陽能電池、電池和交直流電源等供電。
顯然，電子流量模塊50、本發(fā)流量觀察模塊52、通信模塊54和電源模塊56可像圖1那樣分開設置，或設置在上罩殼16里面的單塊主電路板上。
通過調(diào)節(jié)器10計算的流速可用獨立的流量計58快捷地校正。為測量真實的流體流量，將透平或其它類型的流量計58臨時插入下游管道。流量計58對輔助通信裝置55(RTU、PC等)或直接對主電路板提供反饋，該反饋可用于根據(jù)觀察的流量狀態(tài)產(chǎn)生一誤差函數(shù)，然后結合入調(diào)節(jié)器10所作的流量計算，提供更精確的流量數(shù)據(jù)。
目前較佳實施例的調(diào)節(jié)器流量測量與診斷裝置示于圖3，一般標為100。如圖3所示，裝置100包括柱體101，其第一端102適于接調(diào)節(jié)器(未示出)。如前面諸實施例一樣，調(diào)節(jié)器置于具有上下游段的流體流動管道里。柱體101封閉了接調(diào)節(jié)器中隔膜(未示出)的行程指示器103。根據(jù)所示的實施例，用霍爾效應傳感器來檢測行程指示器103的位置。行程指示器103的部分104由帶磁極片的磁性材料形成。霍爾元件105(圖4)定位成檢測磁性材料部分104，并按行程指示器103的位置產(chǎn)生位置信號。
罩殼106附接于柱體102，具有第一壓力口107、第二壓力口108、輔助壓力口109和輔助口110(圖3)。第一壓力傳感器組件111插在第一壓力口107里面，一段管子(未示出)把組件111和流管的上游段連接起來。第二壓力傳感器組件114插入第二壓力口108，一段管子(未示出)把第二組件114接至流管的下游段。第三壓力傳感器組件115可以插入輔助壓力口109，在第三壓力點作測量。如以上對前一例詳述的那樣，第三壓力傳感器115可用于測量流管內(nèi)或調(diào)節(jié)器內(nèi)各個位置的壓力，以推斷柱塞行程。在一較佳實施例中，設置了測量大氣壓的第四壓力口117。設置的輔助口110用于接收來自另一裝置如圖1所示溫度發(fā)送器48的離散或模擬輸入。此外，設置的I/O口112用于接外部裝置，下面再詳述。
罩殼105里面設置多塊電路板120a-e，用于控制裝置100的各種操作(圖5)。在圖示例中，第一(或主)電路板120a包括第一、第二、第三壓力傳感器與大氣壓力傳感器的接口和霍爾效應傳感器105的接線。第二(或通信)電路板120b提供與外部裝置通信的接口，它可以包括有線傳輸?shù)慕泳€，諸如調(diào)制與解調(diào)卡、RS232通信驅動器與CDPD調(diào)制解調(diào)器。此外，還可設置無線通信的收發(fā)機。第三(或主)電路板120c較佳地包括處理器、存儲器、實時時鐘和兩條通信信道的通信驅動器。在其它東西中處理器還可包括一種多種上述用于計算流速的算法，而存儲器可以存貯選定的參數(shù)，諸如每天的高低壓力。供選用的第四電路板120d對輔助I/O裝置55提供接口。此類I/O裝置的例子包括檢漏器、甲烷檢測器、溫度傳感器和液位傳感器。第五(或終端)板120e具有電源穩(wěn)壓器、現(xiàn)場終端(接I/O裝置)、備用電源和可以插入其它板120a-d的接線。雖然圖示實施例中示出了5塊電路板120a-e，但應明白，可以使用單塊電路板、5塊以下或以上電路板，均不違背本發(fā)明的范圍。
顯然，裝置100與外部設備之間的通信可以用RF調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)或其它已知通信方式實現(xiàn)。處理器使外部設備將期望的壓力設定點與報警狀態(tài)等信息輸入裝置100，檢索貯存在存儲器里的數(shù)據(jù)。檢出的數(shù)據(jù)可以包括報警記錄與存貯的操作參數(shù)，例如可以包括定期存貯在存儲器中的上下游壓力的歷史，使裝置100提供壓力記錄儀的功能。
根據(jù)本發(fā)明的某些方面，處理器包括一條報警信號生成程序，其第一部分將被測參數(shù)(即上下游壓力與行程位置)與一些用戶規(guī)定的極限作比較，如圖5所示。此外，還可運行一條或多條邏輯子程序，比較至少兩個被測參數(shù)，并根據(jù)特定的邏輯操作生成報警信號，其實例如圖6和7A-7D所示。
首先轉入液位報警，在150啟動檢查，確定用戶是否輸入了任何液位極限。首先壓力、行程、流量與電池值同用戶輸入的高-高極限作比較(151)，若任一值超出高-高極限，就在152讀出日期與時間，并在153記錄相應的高-高報警。然后在154將被測值與用戶輸入的高限作比較，若任一值超出高限，就在155讀出日期與時間，并在156記錄相應的高報警。接著在157將諸值與用戶輸入的低限作比較，若任一值低于用戶輸入的低限，就在158讀出日期與時間，并在159記錄相應的低報警。最后在160將諸值與用戶輸入的低-低極限作比較，若任一值低于低-低限，就在161讀出日期與時間，并在162記錄相應的低-低報警。
可根據(jù)計算的流速F設置其它極限報警，如用戶可對瞬時與累計流量輸入極限。當計算的流速F超過任一這些極限時，就能觸發(fā)報警。還可根據(jù)柱行程設置報警。用戶可以輸入累計柱行程距離極限，在累計柱行程超限時觸發(fā)維護報警。
檢查了用戶輸入的極限報警后，可運行一條或多條邏輯子程序，確定是否存在邏輯報警狀態(tài)。在本例中，把每條邏輯子程序組合成一般如圖6所示的單條集成的邏輯子程序。如圖6所示，在計算通過調(diào)壓器的流量時(165)，子程序一開始就收集所有的壓力與行程數(shù)據(jù)，然后將每個被測參數(shù)與其它被測參數(shù)和任一用戶規(guī)定的設定點二者作比較。對上游壓力(166)、下游壓力(167)、輔助壓力(168)、柱行程(169)和流速(170)監(jiān)視邏輯報警，還可對來自第三壓力傳感器組件和接I/O接線112的輔助裝置的反饋設置附加的邏輯報警。在獲得了各參數(shù)的相對值之后，再檢查諸邏輯報警，下面將作詳述。
圖7A示出了根據(jù)上游壓力測定邏輯報警的一較佳操作序列(步驟166)。首先，子程序在172檢查有關上游壓力的輸入值。若輸入的值與上游壓力相關，子程序就判斷被測的上游壓力是否必須大于(173)、小于(174)或等于(175)用戶輸入的值。對每次相對比較(即步驟173、174、175)，執(zhí)行圖7B-7D所示的一系列子步驟。
若報警要求上游壓力大于某值，子程序就在176先檢查用戶輸入的特定上游壓力值(圖7B)。若用戶已輸入上游壓力值，就在177將被測上游壓力與該輸入值作比較；若被測值大于輸入值，則在178設置上游壓力大于標志。若不使用特定的用戶輸入值，子程序就檢查是否將下游壓力與上游壓力作比較(179)；若要比較，子程序在180判斷上游壓力是否大于下游壓力；若大于，則在181設置上游壓力大于下游壓力標志。若下游壓力不用作邏輯報警，于是子程序在182根據(jù)輔助壓力檢查邏輯報警值。若將輔助壓力用作邏輯報警，子程序在183檢查上游壓力是否大于下游壓力；若大于，在184設置上游壓力大于輔助壓力標志。
如圖7C與7D所示，子程序在185-202執(zhí)行類似步驟，判斷上游壓力是否小于或等于邏輯報警值。另對下游和輔助壓力執(zhí)行與圖7B-7D所示一樣的操作，判斷它們是否大于、小于或等于規(guī)定的邏輯報警值。因這些操作相同，故不列出示明這些步驟的獨立的流程圖。
在169轉向基于行程的邏輯報警(圖7A)，圖7E示出邏輯序列流程圖，因而子程序先在203檢查是否未輸入行程位置邏輯值。若輸入了行程位置邏輯值，子程序在204判斷被測值是否必須大于該邏輯值；若邏輯算子大于極限，子程序在205判斷被測行程位置是否大于輸入值；若大于，在206設置行程大于標志；若對行程不使用“大于”極限，子程序就在207檢查“小于”極限；若檢出“小于”極限，子程序在208判斷被測行程是否小于輸入值；若小于，在209設置行程小于標志。若不用“小于”值，子程序在210檢查“等于”算子極限。若使用“等于”極限，子程序在211判斷被測行程是否等于輸入值；若等于，在212設置行程等于標志。根據(jù)圖6的步驟170的要求，可用一系列類似的步驟來判斷計算的流速是否大于、小于或等于某邏輯流量報警值。
根據(jù)設置的邏輯標志，可基于兩個被測參數(shù)的比較而觸發(fā)一些邏輯報警，如在行程位置等于零而下游壓力在增大(當前下游壓力大于前面剛測得的下游壓力)時，可設置切斷問題報警來觸發(fā)。當存在設置相應邏輯標志的合適操作狀態(tài)時，就觸發(fā)切斷問題報警，表明流體因節(jié)流元件損壞而正在通過調(diào)壓器漏泄。當行程值大于零而下游壓力信號在減小時，可產(chǎn)生另一邏輯報警，表明柱斷裂。當行程值大于零而上游壓力信號在增大時，可產(chǎn)生又一邏輯報警，也可表明柱斷裂或與調(diào)節(jié)器有關的其它問題。當行程信號大于零而下游壓力信號大于用戶輸入的下游壓力極限時，可觸發(fā)再一個邏輯報警，表明與控制調(diào)節(jié)器的導向器有關的問題。考慮到各種被測與計算的值，可輸入其它邏輯報警，從而立即指示與調(diào)節(jié)器有關的其它潛在問題。
與處理器關聯(lián)的存儲器，較佳地包括可跟蹤報警的日期、時間與類型的報警記錄。外部通信裝置可查訪該報警記錄以檢索報警歷史。另外，處理器較佳地包括一塊異常報告(RBX)電路，它向遠地的主計算機自動傳送任何報警狀態(tài)，因而可迅速報告管道里潛在的問題，并且識別特定的元件或損傷區(qū)域。
氣流調(diào)節(jié)器10一般用電池電源供電，尤其適合將功耗量減至最小。參照圖8，圖示的低功率電路300，通過低靜態(tài)功耗或應用切換型占空度操作法，被設計成最小的功耗。氣流調(diào)節(jié)器10包括低功率電路300，其中的各個元件一般置于睡眠模式，在要求它們執(zhí)行測量或診斷操作時被接通。低功率電路300通常包括與通信板120b和傳感器I/O板120a通信相連的處理器板120c，板120c還適于支持擴展I/O板302。
處理器板120c包括與實時時鐘(RTC)模塊306、通信模塊308、本地操作員中斷(LOI)模塊310、內(nèi)部輸入輸出(I/O)模塊312、外部靜態(tài)隨機存取存儲器(靜態(tài)RAM)模塊314和電子可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)模塊316通信相連的處理器303。模塊306-316各自可設置在各塊印制電路板或一塊或多塊印制電路板上。
處理器303包括CPU304、內(nèi)部時鐘318、閃耀只讀存儲器(閃耀ROM)320和處理器隨機存取存儲器(處理器RAM)322，提供與各電路板102a、102b、302和模塊306-316通信的控制與時序，并控制對不同模塊306-316和傳感器34、35、44、115的激活和功率分配。
CPU304以三種不同模式操作喚醒模式，CPU304耗用維持整個操作必需的功率量；睡眠模式，CPU304耗用維持其內(nèi)部系統(tǒng)操作必需的減小的功率量；和深睡眠模式，CPU304幾乎將自己關閉，以最小的功率量操作。在睡眠模式中，為了節(jié)電，降低CPU304的操作頻率。在深睡眠模式中，為進一步節(jié)電，CPU304、內(nèi)部時鐘318和內(nèi)部RAM322全部斷電。
內(nèi)部時鐘318除了其它功能外，還可按操作員提供的配置的取樣速率從睡眠模式中喚醒CPU304。閃耀ROM320是一種無需功率保持其內(nèi)容的非易失性存儲器，含有操作上的固件。處理器RAM322是一靜態(tài)存儲器，用來存貯非初始化變量與程序堆棧，它是易失型，每次上電必須初始化。
RTC模塊306執(zhí)行時刻與日歷功能，可根據(jù)時刻與日歷打印記錄與歷史、通信調(diào)出調(diào)度表、通信功率控制和報警。RTC模塊306通過I2C總線和外部中斷總線INT1同CPU304通信。進入深睡眠模式之前，CPU304一般對RTC模塊306發(fā)出指令，以便發(fā)出外部中斷INT1，在基于配置的取樣率指定的時刻喚醒它。
通信模塊308包括RS485驅動器，它適于同外部設備或可在單個RS485回路上多次卸下的工具通信。在請求外部通信時，通信模塊308內(nèi)的中斷信號發(fā)生器向CPU304發(fā)出中斷信號INT2，該信號令CPU304激發(fā)RS485驅動器在處理器與外部設備或工具之間作雙向通信。若CPU正好處于睡眠或深睡眠模式，該中斷信號就喚醒CPU304。
LOI模塊310包括RS232驅動器，并準備接至實地配置工具。當LOI模塊310檢測到表明請求外部通信的活動時，就向CPU304發(fā)出中斷信號INT3。若CPU304正好處于睡眠或深睡眠模式，中斷信號INT3就把它喚醒。收到中斷信號INT3后，CPU304就接通包括RS232驅動器的LOI模塊，與配置工具作雙向通信。
內(nèi)部I/O模塊312經(jīng)處理器模擬口A1通信連接至CPU304，后者調(diào)節(jié)內(nèi)部I/O模塊的功率。為節(jié)省功率，內(nèi)部I/O模塊312通常處于睡眠模式，僅在內(nèi)部I/O信號轉換之前和之中接通。內(nèi)部I/O模塊312配置成對CPU304提供內(nèi)部參數(shù)數(shù)據(jù)，包括電路板溫度、加到電源端的電壓與邏輯電池電壓，而邏輯電池電壓就是內(nèi)部電池的端電壓。內(nèi)部I/O模塊312還通知CPU304是否已安裝了選用的通信卡，如RS232、2400波特調(diào)制解調(diào)器、CSC移動電話接口卡、峰窩數(shù)字包數(shù)據(jù)移動電話接口卡、碼分多址CDMA移動電話接口卡或無線電接口卡。
EEPROM模塊316存貯氣流調(diào)節(jié)器10的配置、校正與安全參數(shù)，該存儲器是非易失型，維持內(nèi)容不需要功率。靜態(tài)RAM模塊314是存貯初始化變量、報警記錄、事件記錄和歷史記錄的靜態(tài)存儲器，其一部分供固件下載而保留，諸如固件升級和功能增強，這樣在以固件升級對閃耀存儲器320進行編程之前，有利于作安全與可靠性檢查。應用可更換的鋰電池，可為靜態(tài)RAM模塊314提供備份的供電。
通信板120b提供與包括主控裝置的一個或多個外部設備作外部通信的接口。通信模塊120b適應不同類型要求使用不同類驅動器的通信卡。特定的通信卡裝好后，該卡對CPU304產(chǎn)生一識別所安裝的通信卡類型的模擬信號。CPU304用該模擬信號數(shù)據(jù)對通信卡上的通信驅動器正確地作初始化和接口，一般無須操作員介入。通信卡包括發(fā)出中斷信號INT4的中斷信號發(fā)生器，在請求與外部通信設備通信時，對CPU304發(fā)出中斷。響應于中斷信號INT4，CPU304激發(fā)通信卡上的驅動器，從而在外部通信設備與CPU304之間實現(xiàn)雙向通信。例如，通信板120b可通過調(diào)制解調(diào)器卡、RS232通信驅動器配置為有線通信，或通過蜂窩數(shù)字包數(shù)據(jù)(CDPD)調(diào)制解調(diào)器配置為無線通信。通信板120b還適于與其它設備接口，包括撥號調(diào)制解調(diào)器、其它蜂窩設備、無線電設備、衛(wèi)星、Fieldbus接口或HART接口。
傳感器I/O板120c包括一個或多個模數(shù)(A/D)轉換器AD1、AD2，便于在CPU304與不同傳感器之間通信，傳感器包括第一至第四壓力傳感器34、35、115、117和行程傳感器44。CPU304通過串行外圍接口總線SPI與A/D轉換器AD1、AD2通信。A/D轉換器AD1、AD2總在在保持校正數(shù)據(jù)時受電，一般置于睡眠模式以盡量減少功耗。由于收集和轉換取樣的傳感器讀數(shù)必須與各個傳感器34、35、44、115、117接口，故CPU304喚醒各個A/D轉換器AD1、AD2。
傳感器I/D板120c還包括多個傳感器接口，包括第一至第四壓力傳感器接口P1-P3、PBAR和行程傳感器接口TRAVEL。CPU304通過傳感器接口P1-P3、PBAR、TRAVEL調(diào)節(jié)供給各不同傳感器34、35、44、115、117的功率。功控制數(shù)據(jù)總線PCDB建立CPU304與傳感器接口P1-P3、PBAR、TRAVEL之間的通信。傳感器34、35、44、115、117通常被切斷，只在必須讀數(shù)或取樣時接通。當要求對特定傳感器34、35、44、115、117供電時，CPU304就向有關壓力接口發(fā)出接通指令。各傳感器接口P1-P3、PBAR、TRAVEL都包括基準電壓、橋式放大器與電源開關。電源開關控制供給基準電壓、橋式放大器與傳感器34、35、44、115、117的功率?；鶞孰妷簩鞲衅鞴╇?，對A/D轉換器AD1、AD2提供參考輸入，并對橋式放大器提供參考輸出。在多個點應用參考信號，使低功率電路304具有比率計的功能，從而減少了參考漂移以及A/D轉換精度漂移的影響。
傳感器34、35、44、115、117適合工作于操作模式和睡眠模式。在睡眠模式中，傳感器34、35、44、115、117耗用的功率量比在操作模式中少。為節(jié)省功率，傳感器34、35、44、115、117在不用來取樣數(shù)據(jù)時置于睡眠模式。例如，傳感器34、35、44、115、117在初始化后可以置于睡眠模式，然后在CPU304要求取樣數(shù)據(jù)時對它們激勵或置于操作模式。同樣地，A/D轉換器也適于工作于睡眠與操作模式。在另一實施例中，與置于睡眠模式相對，A/D轉換器不用時就直接將其切斷。
擴展I/O302一般包括在單塊卡上，該卡通過單個連接器連接到擴展串行外圍接口SPI總線、模擬口、控制輸出端與狀態(tài)輸入端。連接器還將現(xiàn)場信號從現(xiàn)場終端傳到擴展I/O卡302，后者的功能一般由應用場合決定。
參照圖9，圖示的流程圖示出了氣流調(diào)節(jié)器10固件在低功率電路300上運行的操作狀況。該固件存貯在閃耀存儲器320中，其操作響應步驟402對低功率電路元件供電的命令而初始化，其中上電指令由CPU304或操作員產(chǎn)生。
在步驟404，CPU304開始初始化過程，因而按操作員提供的配置對低功率電路300和傳感器34、35、44、115、117初始化，獲得并處理定期的傳感器讀數(shù)或樣本，作流速計算。操作員能將氣流調(diào)節(jié)器10配置成以各種時間間隔和不同的速率對傳感器數(shù)據(jù)取樣。
然后在步驟406，CPU304根據(jù)操作員提供的配置，判斷是否對取樣操作初始化。若該配置指示CPU304應對傳感器讀數(shù)取樣，則在步驟408，因要求選擇的傳感器34、35、44、115、117和選擇的低功率電路300的元件從A/D轉換器AD1、AD2中獲取傳感器讀數(shù)樣本，故CPU304開始對它們上電。各傳感器和低功率電路元件在取樣過程中完成其任務后，立即被斷電。收集的數(shù)據(jù)包括來自上游壓力傳感器34、下游壓力傳感器35、輔助壓力傳感器115、大氣壓傳感器117和行程傳感器44的讀數(shù)，收集的其它參數(shù)包括輸入電壓、電池電壓、電池化學特征與電路板環(huán)境溫度。在步驟410，CPU304利用收集的傳感器數(shù)據(jù)計算流速。接著在步驟412，CPU304將每個收集的讀數(shù)和計算的流速同操作員提供的上下限作比較，判斷任一值是否偏離范圍，或觸發(fā)某一報警狀態(tài)。CPU304判斷任何報警是否改變了狀態(tài)，諸如由設定報警狀態(tài)變?yōu)榍宄龍缶癄顟B(tài)，或由清除報警狀態(tài)變?yōu)樵O定報警狀態(tài)，并把情況記錄在報警記錄中。記錄報警時，CPU304編制一異常報告(RBX)，并經(jīng)通信模塊120b把報警狀態(tài)自動傳給遠地的主計算機。因此，可迅速地報告管道中潛在的問題，并識別出特定的元件或受損區(qū)域。
在步驟414，CPU304判斷是否要根據(jù)配置的歸檔速率將每個收集的讀數(shù)和計算的流速歸檔。若CPU304斷定要歸檔某個特定參數(shù)，如收集的讀數(shù)或計算的流速，則在步驟416，CPU304就計算該參數(shù)的平均值與累計值，再把值記錄在記錄歷史中。各參數(shù)的歸檔速率由操作員配置，可從每分鐘歸檔一次到每60分鐘歸檔一次。
若CPU304判定某一特定參數(shù)無須歸檔，它就把該參數(shù)的值加到該參數(shù)值的運行之和里，并在要求CPU304計算該參數(shù)的均值時，繼續(xù)跟蹤諸參數(shù)值在步驟420已相加的次數(shù)。
取樣過程結束后，CPU304在步驟422發(fā)出執(zhí)行系統(tǒng)檢查診斷的指令。執(zhí)行系統(tǒng)診斷過程，驗證低功率電路在正常操作，對任何未決的RBX請求產(chǎn)生響應，保證應用最新的固件配置，監(jiān)視固件更新，監(jiān)視電池性能，保證氣體調(diào)壓器10工作在操作極限內(nèi)。具體而言，CPU304監(jiān)視氣體調(diào)壓系統(tǒng)功率，按低報警限、低低報警限、高報警限與高-高報警限范圍正常操作。根據(jù)電池電壓等級、配置的取樣率、內(nèi)部時鐘速率、RTC時鐘速率和通信等級，調(diào)節(jié)有關氣體調(diào)壓系統(tǒng)，以節(jié)省功率并延長電池壽命。在極低功率條件下，為進一步節(jié)省功率，甚至可以取消低功率電路300某些部分的功率。系統(tǒng)檢查結束后，CPU304立即置于睡眠模式，使其工作于降低的操作頻率，從而減小功耗量。
然后，CPU304檢查低功率電路300內(nèi)的不同通信系統(tǒng)，如通信模塊308、LOI模塊310和通信板120b，在步驟424檢查任一通信口是否運行。若某一通信口處于運行狀態(tài)，CPU304就保持喚醒狀態(tài)并再返回步驟406，判斷是否要重復取樣過程并再次在步驟422作系統(tǒng)檢查。
若通信口都未運行，CPU304在步驟426向RTC發(fā)出一條指令，使其通過外部中斷INT1在指定時間喚醒CPU304，然后進入節(jié)省功率的深睡眠模式。盡管CPU304處于深睡眠模式，但通過例如LDI模塊310、通信模塊308或通信板120b發(fā)出的外部中斷INT2、INT3、INT4，可以喚醒它。當指定的時段過去時，RTC在步驟428向CPU304發(fā)出外部中斷INT1將它喚醒，再返回步驟404，再重復整個過程。
參照圖10，現(xiàn)更詳細地描述步驟404的初始化過程。如前所述，根據(jù)在步驟402向低功率電路元件供電的指令，激發(fā)初始化過程。CPU304在步驟430開始通過配置不同的輸入/輸出口指定正確的信號方向和默認信號電平，以禁止或減少低功率電路硬件的功耗。CPU304還對通信板120c、通信模塊308、LOI模塊310、A/D轉換器AD1、AD2和包括RTC306的定時器建立端口功能。
在步驟432，CPU304作有效性檢查，判斷靜態(tài)RAM314是否含有有效的程序配置。具體而言，對已知的配置模式檢查靜態(tài)RAM314的三個不同區(qū)域。若這三個不同區(qū)域都與已知的配置模式不匹配，就認為靜態(tài)RAM存儲器314無效。若存儲器314無效，CPU304就在步驟434對整個存儲器初始化，包括未初始化和已初始化的全部變量。然后在步驟436，設置靜態(tài)RAM存儲器標志。若RAM存儲器314有效，則CPU304在步驟438只初始化未初始化的變量，并在步驟440清除靜態(tài)RAM存儲器標志。
接著在步驟442，CPU304建立與RTC模塊306的通信鏈路并檢查RTC306的正常操作。若RTC306不正常工作或失去了供給RTC306的功率，CPU304就按正確的日期與時間功能對RTC306再次初始化。然后CPU304在步驟444檢查是否安裝了調(diào)制解調(diào)器，若已安裝了調(diào)制解調(diào)器，CPU304就初始化該調(diào)制解調(diào)器，然后減小其功耗。為限制起動時的最大電流耗用，在其余低功率電路硬件上電之前，要減小調(diào)制解調(diào)器的功耗。
在步驟446，通信板120c、通信模塊308和LOI模塊310里的諸通信口，均按配置的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶性作初始化。為避免通信在初始化過程剩余部分被啟動，經(jīng)通信口啟動通信的中斷INT2、INT3、INT4保持被禁止。然后在步驟448，配置任何已安裝調(diào)制解調(diào)器的操作。
然后在步驟450，若在步驟432發(fā)現(xiàn)靜態(tài)RAM314無效，CPU304就檢查前一次保留在存儲器配置是否被存入EEPROM316。若發(fā)現(xiàn)了前一次保留的存儲器配置，在步驟452把它載入靜態(tài)RAM314；若前一次保留的存儲器配置未存入EEPROM316，則CPU304運用默認參數(shù)初始化靜態(tài)RAM314。
在步驟454，初始化閃耀ROM參數(shù)。存貯在閃耀ROM320里的固件，一般由操作員更新。閃耀ROM參數(shù)支配更新過程，提供檢錯與確認。接著在步驟456，A/D轉換器AD1/AD2被初始化并校正操作。初始化過程結束后，將A/D轉換器AD1、AD2立即置于節(jié)電的睡眠模式。在步驟458，CPU304確認配置的取樣與歸檔周期。CPU304經(jīng)檢查，保證每個歸檔周期至少有一個樣本。設定取樣標志，在完成初始化過程404后立刻開始取樣過程。
氣體調(diào)壓器10用于取樣傳感器讀數(shù)等不同的I/O參數(shù)、各種低功率電路參數(shù)和電池功率電平的取樣序列，被專門設計成盡量減小電池功耗。只接通必須執(zhí)行取樣操作的傳感器34、35、44、115、117和低功率電路元件，然后在CPU304收集了樣本后立即切斷。現(xiàn)參照圖11，圖示為一例可在步驟408執(zhí)行的取樣序列，被CPU304用于讀選擇的一組壓力傳感器34、35、115和行程傳感器44，同時可盡量減少電池功耗。
在步驟450，CPU發(fā)出指令，開始接通A/D轉換器AD1/AD2、上下游壓力傳感器34與35。在步驟452，在過了指定的時段后，CPU304設置內(nèi)部時鐘318在指定的時段之后向其發(fā)送喚醒信號并進入睡眠模式。睡眠持續(xù)期基于壓力傳感器34、35預熱得足以提供精確讀數(shù)所花的時間，一例這種睡眠持續(xù)期可以是50毫秒。在步驟454被內(nèi)部時鐘318喚醒后，CPU304讀有關的A/D轉換器AD1/AD2，獲得壓力傳感器34、35的取樣讀數(shù)。然后在步驟456，CPU304發(fā)出切斷功率傳感器34、35的指令和接通輔助功率傳感器115的指令。在步驟458，CPU304把采集的上下游壓力讀數(shù)樣本轉換成工程單位。CPU304設置內(nèi)時鐘318過了指定的時段后對其發(fā)送喚醒信號，并在步驟460進入睡眠模式。當CPU304在步驟462被內(nèi)時鐘318喚醒時，CPU304就讀有關A/D轉換器AD1、AD2，從輔助壓力傳感器115里取得讀數(shù)。接著在步驟464，CPU304發(fā)出切斷輔助功率傳感器115的指令和接通行程傳感器44的指令。CPU304在步驟466把取自輔助壓力傳感器115的樣本轉換為工程單位，并在步驟468設置內(nèi)部時鐘318在適當時間發(fā)出喚醒信號并進入睡眠模式。在響應于內(nèi)部時鐘信號318醒來后，CPU在步驟470讀有關的A/D轉換器AD2，獲取行程傳感器44里讀數(shù)。在步驟472，CPU304發(fā)出切斷行程傳感器的指令，再在步驟474把行程傳感器讀數(shù)轉換成工程單位。
CPU304通常在取樣周期之間置于深睡眠。在CPU304完成取樣傳感器34、35、44、115、117而進入深睡眠模式之前，CPU304向RTC306發(fā)出指令以對其發(fā)送中斷信號INT1，以在一段預定時間后將其置于喚醒模式，即操作模式。該預定時間相當于兩個連續(xù)取樣周期間的間隔時間，以配置的取樣率為基礎。當處于深睡眠模式時，響應于表示請求與通信設備作外部通信的中斷信號，也可將CPU304置于醒來模式。
雖然以一組選擇的傳感器描述了該實例，但是涉及到更少或更多傳感器讀數(shù)的取樣序列被認為在本發(fā)明范圍內(nèi)。例如，CPU304可獲取來自大氣壓傳感器117的讀數(shù)、電池電平讀數(shù)和有關處理器板120c性能的參數(shù)。也可應用其它一些取樣序列而不違背本發(fā)明的精神，這類序列涉及因要求選擇的元件獲取傳感器讀數(shù)而將它們接通，然后再切斷選擇的元件。
如前所述，氣流調(diào)節(jié)器10由電池供電，具有已知的功率需求。氣流調(diào)節(jié)器的功率需求通常是配置的取樣率的函數(shù)。換言之，傳感器34、35、44、115、117的取樣率越高，耗電量就越大，CPU304監(jiān)視著電池容量電平，一般能對電池提供估計的調(diào)換日期。檢出的電池化學特性，可用于識別向氣流調(diào)節(jié)器10供電的電池類型，例如可用檢出的電池化學特性判斷所用的電池是鉛酸型還是鋰型電池。根據(jù)檢出的電池端電壓、電池化學特性和已知的氣流調(diào)節(jié)器功率要求，CPU304可確定電池的剩余容量。CPU304還可應用與環(huán)境因素諸如檢出的電池溫度有關的數(shù)據(jù)，進一步調(diào)節(jié)電池的剩余容量值。
再參照圖8，電池電壓傳感器502和電池化學檢測器504以通信方式連接A/D轉換器AD2，CPU304取樣各傳感器502、504通過A/D轉換器AD2讀出的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)參照圖12，氣流調(diào)節(jié)器10適合工作于四種電池操作模式之一正常模式、第一節(jié)電模式、第二節(jié)電模式和故障安全模式。根據(jù)電池剩余容量，CPU304將氣流調(diào)節(jié)器10置于合適的操作模式。具體而言，電池電壓傳感器502檢測電池端電壓，A/D轉換器AD2把檢出的電池端電壓轉換成代表該檢出電池端電壓的數(shù)字信號。CPU304在步驟510讀有關的A/D轉換器AD2而得到電池端電壓讀數(shù)與電池化學特性，并在步驟512確定電池剩余容量。使用的電池容量和一組閾值電壓或閾值容量貯存在存儲器中。CPU 304將檢測到的電池電壓與每個閾值容量作比較，判斷氣流調(diào)節(jié)器10工作于正常模式還是第一節(jié)電模式、第二節(jié)電模式或故障安全模式。執(zhí)行比較功能的邏輯單元是低功率電路固件的一個元件。
在步驟514，CPU304接著判斷該電池是否正工作于大于其余工作容量25％的閾值容量。若電池正工作于大于25％的閾值容量，CPU304就在步驟516發(fā)出將氣流調(diào)節(jié)器10置于正常操作模式的有關指令。若電池正工作于小于或等于25％的電平，則CPU304在步驟518判斷電池是否正工作在某一范圍內(nèi)，而該范圍小于或等于全電池容量25％的閾值容量和大于或等于全電池容量15％的閾值容量。若電池正工作在該范圍內(nèi)，則CPU304在步驟520發(fā)出將氣流調(diào)節(jié)器10置于第一節(jié)電模式的有關指令。
在步驟522，CPU304判斷電池是否正工作于小于或等于電池容量15％的閾值容量和大于全電池容量5％的最小閾值容量的范圍內(nèi)。若該電池被判定正工作于該范圍內(nèi)，就在步驟524把氣流調(diào)節(jié)器10置于第二節(jié)電模式。在步驟526，CPU304判斷電池是否正工作于低于全電池容量5％的最小閾值容量。若CPU304斷定電池正工作于低于最小閾值容量，則在步驟528把氣流調(diào)節(jié)器10置于故障安全模式。
現(xiàn)參照圖13，描述CPU304發(fā)出的將氣流調(diào)節(jié)器10置于第一節(jié)電模式的指令。在步驟530，把壓力傳感器讀數(shù)與行程傳感器讀數(shù)等的傳感器讀數(shù)的取樣速率減至第一節(jié)電程度，而在步驟532，減小內(nèi)部時鐘318的時鐘速率。在步驟534，設置低報警，記錄時間。事件記錄、歷史記錄與報警記錄仍保持在第一節(jié)電模式中。在第一節(jié)電模式中，出現(xiàn)的某些預定的事件可能要求提高時鐘速率。例如，此類預定事件包括來自諸如通信板120b、通信模塊308或LOI模塊310等通信設備的外部中斷。在步驟536，CPU檢查是否要求根據(jù)預定的事件提高時鐘速率。若CPU304斷定要提高時鐘速率，則在步驟538提高時鐘速率，直到實現(xiàn)了要求更高時鐘速率的功能性能。然后在步驟540，CPU304為了節(jié)省電池能量而發(fā)出降低時鐘速率的指令。
參照圖14，描述CPU304發(fā)出將氣流調(diào)節(jié)器10置于第二節(jié)電模式的指令。在步驟542，進一步減小壓力傳感器讀數(shù)與行程傳感器讀數(shù)等傳感器讀數(shù)的取樣速率至第二節(jié)電程度，即取樣率低于第一節(jié)電程度的取樣率。在步驟544，終止所有通過通信板120b的外部通信。在步驟546，設置記時打印和記錄低-低報警。內(nèi)部時鐘318的時鐘速率保持減小的時鐘速率，事件記錄、歷史記錄和報警記錄繼續(xù)保持于第二節(jié)電模式。
參照圖15，描述CPU304發(fā)出的指令，在認為主電池用完時把氣流調(diào)節(jié)器10置于故障安全模式。如前所述，用靜態(tài)RAM314存貯事件記錄、歷史記錄和報警。在步驟548，激勵可更換鋰電池等后備電池對靜態(tài)RAM供電，由此保持事件記錄、歷史記錄和報警記錄。為節(jié)電，在步驟550切斷所有傳感器34、35、44、115、117、502、504、A/D轉換器AD1、AD2和包括CPU304的處理器板120c的諸元件，只有靜態(tài)RAM314保持供電，不獲取或存貯新的數(shù)據(jù)樣本，直到調(diào)換了主電池。
顯然，為示明本發(fā)明的實施例，應用了特定的電池容量閾值，諸如全電池工作容量的25％、15％和5％，但電池容量閾值可以是操作員配置的值，還可配用其它的電池容量閾值，這些都不違背本發(fā)明的精神。另外，雖然描述的實施例包括四種氣流調(diào)節(jié)器操作模式，但是應用更多或更少的操作模式也符合本發(fā)明的范圍。
前面的詳細描述僅供透徹地理解，并無不必要的限制，因為本領域的技術人員顯然知道各種修正。
權利要求
1.一種控制管道內(nèi)流體的調(diào)壓器，所述調(diào)壓器用電池操縱，其特征在于，包括適合檢測電池操作參數(shù)并相應地產(chǎn)生操作參數(shù)信號的電池傳感器；適合存貯電池的閾值容量值并相應地產(chǎn)生閾值容量信號的存儲器；和控制調(diào)壓器功耗所述的控制器單元，其特征在于，控制器單元適合接收操作參數(shù)信號和閾值容量信號，而且相應地產(chǎn)生以多個操作模式中的至少一個操作調(diào)壓器的指令信號。
2.如權利要求1所述的調(diào)壓器，其特征在于，控制器單元包括帶計算單元與邏輯單元的處理器，計算單元適合響應于操作參數(shù)信號產(chǎn)生指示電池剩余容量的剩余容量信號，邏輯單元適合比較剩余容量信號與閾值容量信號，并且根據(jù)邏輯程序相應地產(chǎn)生以多種操作模式中至少一種操作調(diào)壓器的指令信號。
3.如權利要求2所述的調(diào)壓器，其特征在于，多種操作模式包括節(jié)電模式和故障安全模式，當剩余容量信號小于閾值容量信號時，邏輯程序以節(jié)電模式操作調(diào)壓器，當剩余容量信號低于最小閾值容量信號時，邏輯程序以故障安全模式操作調(diào)壓器。
4.如權利要求3的調(diào)壓器，其特征在于，還包括一耦接調(diào)壓器的后備電池，其中邏輯程序適合以故障安全模式激勵后備電池。
5.如權利要求3所述的調(diào)壓器，其特征在于，邏輯程序適合以故障安全模式取消激勵電池傳感器。
6.如權利要求3所述的調(diào)壓器，其特征在于，邏輯程序適合以故障安全模式關閉處理器。
7.如權利要求3所述的調(diào)壓器，其特征在于，閾值容量值包括第一與第二閾值，節(jié)電模式包括第一與第二節(jié)電模式，存儲器適合響應于第一閾值產(chǎn)生第一閾值信號，其中存儲器適合響應于第二閾值產(chǎn)生第二閾值信號，而當剩余容量信號小于第一閾值信號時，邏輯程序適合以第一節(jié)電模式操作調(diào)壓器，當剩余容量信號小于第二閾值信號時，邏輯程序適合以第二節(jié)電模式操作調(diào)壓器。
8.如權利要求7所述的調(diào)壓器，其特征在于，邏輯程序適合至少以第一和第二節(jié)電模式之一產(chǎn)生報警。
9.如權利要求8所述的調(diào)壓器，其特征在于，報警包括第一和第二報警，而邏輯程序適合在第一節(jié)電模式產(chǎn)生第一報警，并在第二節(jié)電模式產(chǎn)生第二報警。
10.如權利要求7所述的調(diào)壓器，其特征在于，處理器包括一適合提供某一頻率的時鐘信號的時鐘，控制器單元適合以對應于時鐘信號頻率的取樣速率接收操作參數(shù)信號，而邏輯程序適合在第一和第二節(jié)電模式之一降低時鐘信號的頻率。
11.如權利要求10所述的調(diào)壓器，其特征在于，邏輯程序適合至少以第一和第二節(jié)電模式之一降低取樣率。
12.一種適合控制調(diào)壓器功耗的控制器單元，所述調(diào)壓器用電池操作，其特征在于控制器單元包括適合檢測電池操作參數(shù)并相應地產(chǎn)生操作參數(shù)信號的電池傳感器；適合存貯電池閾值容量值并相應地產(chǎn)生閾值容量信號的存儲器；和適合接收操作參數(shù)信號和閾值容量信號并相應地產(chǎn)生以至少多種操作模式之一操作調(diào)壓器的指令信號的處理器。
13.如權利要求12所述的控制器單元，其特征在于，處理器包括計算單元、邏輯單元和時鐘，時鐘適合提供某一頻率的時鐘信號，計算單元適合以相應于時鐘信號頻率的取樣速率接收電池傳感器的操作參數(shù)，并相應地產(chǎn)生指示電池剩余容量的剩余容量信號，而邏輯單元適合比較剩余容量信號與閾值容量信號，并根據(jù)邏輯程序至少以多種操作模式之一操作調(diào)壓器。
14.如權利要求13所述的控制器單元，其特征在于，多種操作模式包括節(jié)電模式和故障安全模式，當剩余容量信號小于閾值容量信號時，邏輯程序適合以節(jié)電模式操作調(diào)壓器，當剩余容量信號低于最小閾值容量信號時，邏輯程序適合以故障安全模式操作調(diào)壓器。
15.如權利要求14所述的控制器單元，其特征在于，閾值容量值包括貯存在存儲器里的第一和第二閾值，節(jié)電模式包括第一和第二節(jié)電模式，存儲器適合響應于第一閾值產(chǎn)生第一閾值信號，而響應于第二閾值產(chǎn)生第二閾值信號，當剩余容量信號小于第一閾值信號時，邏輯程序適合以第一節(jié)電模式操作調(diào)壓器，當剩余容量信號小于第二閾值信號時，邏輯程序適合以第二節(jié)電模式操作調(diào)壓器。
16.一種控制調(diào)壓器功耗的方法，調(diào)壓器用電池操作，其特征在于該方法包括步驟提供檢測電池操作參數(shù)的電池傳感器；存貯電池的閾值容量值；根據(jù)操作參數(shù)和閾值容量值，按照邏輯程序至少以多種操作模式之一操作調(diào)壓器。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于包括步驟按操作參數(shù)測定電池的剩余容量值；比較剩余容量值與閾值容量值；和按剩余容量值與閾值容量值的比較結果，至少以多種操作模式之一操作調(diào)壓器。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，操作調(diào)壓器的步驟包括步驟當剩余容量值小于閾值容量值時，以節(jié)電模式操作調(diào)壓器；和當剩余容量值為零時，以故障安全模式操作調(diào)壓器。
全文摘要
揭示了在包括控制器和多個傳感器的調(diào)壓器系統(tǒng)中收集傳感器數(shù)據(jù)的方法，因在取樣期內(nèi)要求收集傳感器數(shù)據(jù)，故要激勵控制器和每個傳感器，從而減少調(diào)壓器系統(tǒng)的耗電量。其它節(jié)電措施還包括用電池傳感器監(jiān)視調(diào)壓器電池的容量，隨著電池容量的減小，把調(diào)壓器置于減少功耗的操作模式。
文檔編號G01F1/40GK1866145SQ200610084569
公開日2006年11月22日 申請日期2002年1月23日 優(yōu)先權日2001年2月28日
發(fā)明者R·J·范德拉, P·R·亞當斯, D·E·伍爾倫斯, J·B·米利肯 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司