電磁流量計在注入液流量測量采集與數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用

  油井清洗作為油井作業(yè)的一項重要工作，不但可以清除井筒管桿的結(jié)蠟及臟物，另一方面也不同程度影響油井產(chǎn)量，所以其注入液流量的監(jiān)測就變得十分重要。本文旨在采用二維碼掃描技術(shù)，將注入液流量生成二維碼并在 LCD 進(jìn)行顯示，監(jiān)測工人只需定時采用掃描槍對大量流量計進(jìn)行掃描，并將采集數(shù)據(jù)存儲至 PC，方便管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，豐富油田管理技術(shù)體系。二維碼掃描的注入液流量無線采集系統(tǒng)是建立在以51 系列單片機為硬件基礎(chǔ)的二維碼編碼生成和掃描解碼。即電磁流量計定時向二維碼發(fā)送流量數(shù)據(jù),二維碼生成模塊定時向西源電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。二維碼生成模塊生成 QR Code 碼，帶存儲功能（1000 條）的便攜式二維碼掃描槍掃描、解碼并存儲 QR Code碼 。主要研究單片機二維碼程序的設(shè)計；數(shù)據(jù)采集集成電路的設(shè)計；上位機軟件的編寫。

2.1 二維碼生成模塊采集數(shù)據(jù)方式：

    電磁流量計定時向二維碼發(fā)送流量數(shù)據(jù)（瞬時流量、累計流量、采集時間、流量計編號等）；

    二維碼生成模塊定時向電磁流量計發(fā)送采集指令，后者收到指令后發(fā)送流量數(shù)據(jù)。

2.2 二維碼生成模塊生成 QR Code碼。

2.3 帶存儲功能（1000 條）的便攜式二維碼掃描槍掃描、解碼并存儲 QR Code碼。

3 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)方案

    流量數(shù)據(jù)二維碼生成硬件設(shè)計方案

    CPU 通過串口讀取流量數(shù)據(jù)，根據(jù) QR code編碼方式生成二維碼并在 LCD 上顯示。在過程中主要解決的是對采集數(shù)據(jù)的分析處理，并通過二維碼編碼算法處理，在彩屏上顯示二維碼圖片。系統(tǒng)采用 STC12C60S2 單片機，是新一代 8051 單片機，操作指令代碼*兼容傳統(tǒng) 8051 單片機, 但速度速度比 8051 系列快

8-12 倍。內(nèi)部集成 M AX810 復(fù)位電路,2 路 PW M ,8 路高速 10位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。

    LCD 模塊是通過不同液晶單元的供電來控制光線是否通過來達(dá)到顯示目的。通電時液晶單元可以使光線通過。它的驅(qū)動方式有兩種，一種是有驅(qū)動芯片通過總線與單片機總線連接。另一種是LCD 顯示屏，它沒有驅(qū)動電路，使用起來比較麻煩。常用的是帶驅(qū)動模塊的，使用總線便于與單片機連接，并且只要發(fā)送需要的顯示數(shù)據(jù)到緩存中就能達(dá)到顯示目的。

    單片機數(shù)據(jù)收集經(jīng)過與西源電磁流量計通信，將所需的數(shù)據(jù)送到單片機處理。M AX232 芯片是美信（M AXIM）公司專為 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v單電源供電。由于單片機的信號電平與 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)不同，所以需要 M AX232 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

    PC 通過 USB 連接讀取二維碼掃描槍存儲數(shù)據(jù)（讀取后刪除掃描槍內(nèi)存），并存儲至 SQL 數(shù)據(jù)庫中，需要對流量分析時，通過時間參數(shù)或者西源電磁流量計編號參數(shù)調(diào)取流量數(shù)據(jù)值，進(jìn)行單流量計或多流量計數(shù)據(jù)的對比 。

5 結(jié)論

    通過對二維碼系統(tǒng)的設(shè)計，首先對單片機的開發(fā)平臺做了詳細(xì)的了解；其次是對二維碼（QR Code）的結(jié)構(gòu)及特點進(jìn)行了闡述；后在單片機開發(fā)平臺上對二維碼的編碼過程進(jìn)行了設(shè)計。從中我們了解到了單片機系統(tǒng)以及二維碼技術(shù)的相關(guān)知識，并且認(rèn)識到了利用單片機平臺來設(shè)計二維碼的生成過程。在實際應(yīng)用中，方便了大慶油田注入液流量數(shù)據(jù)監(jiān)測管理人員進(jìn)行后期分析，在提高清洗檢測技術(shù)的基上，豐富了油田管理技術(shù)體系。

 電磁流量計能否正常運行，除質(zhì)量問題外與選型和安裝有很大關(guān)系。電磁流量計可測量電導(dǎo)率大于10-5_10-e(姆歐厘米)一1的液體。一般井水和河水的電導(dǎo)率都在10-4 (歐姆厘米)左右。我廠的生產(chǎn)用水約是1.2、10_1(歐姆厘米)，生活用水是4.16x 1j)-4左右。電磁流量計不能用來測量混有鐵磁性物質(zhì)的液體，以免造成測量誤差。因為儀表的大工作壓力是16公斤力/厘米27若被測介質(zhì)壓力過大，發(fā)送器可能產(chǎn)生滲漏。常用流量一般選擇在儀表測量范圍的50%左右。流速一般選擇在2一4米/秒。

    安裝時應(yīng)注意，因發(fā)送器輸出信號僅為幾個毫伏，安裝地點應(yīng)遠(yuǎn)離用電設(shè)備(如變壓器、電機及電纜)，避免強電場干擾，應(yīng)裝在便于維修及震動小的地方，盡量避免與腐蝕性氣休和液體接觸;可水平或垂直安裝，導(dǎo)管內(nèi)必須充滿液體，否則將造成很大的誤差;發(fā)送器前應(yīng)有5倍于管徑長的直管段，檢修時不致影響用水，應(yīng)設(shè)置旁路伐;應(yīng)根據(jù)廠家配套使用，不得任意拉配，否則會產(chǎn)生誤差，這與其它儀表的使用不同，發(fā)送器與轉(zhuǎn)換器之間距離應(yīng)在15米之內(nèi)，聯(lián)接電纜應(yīng)穿管屏蔽，電源、激磁、信號電纜應(yīng)分別穿管;發(fā)送器應(yīng)有良好的單獨接地。儀表應(yīng)有遮雨設(shè)施，排水良好，不能受水浸漬。

    儀表安裝時或使用一段時間之后，應(yīng)對接地電阻進(jìn)行測定，可用接地電阻測試儀來測。發(fā)送器各極對地(殼)電阻值用500伏兆歐表來測。信號極對地(發(fā)送器內(nèi)壁干燥時)應(yīng)大于100兆歐姆，激磁極對地應(yīng)大于10。兆歐姆。我廠目前是使用電磁流模擬信號發(fā)生器來檢查轉(zhuǎn)換器的工作情況，但不能用它來標(biāo)定流量是否準(zhǔn)確。電磁流量計信號比較微弱，干擾電壓過大，可能使儀表無法工作。故用干擾電壓測試儀測量，根據(jù)測得數(shù)值調(diào)整儀表，使干擾電壓達(dá)到小。

    電磁流量計的優(yōu)點是發(fā)送器結(jié)構(gòu)簡單，對液體適應(yīng)性強，凡具有一定導(dǎo)電能力的液體均可測量，規(guī)格齊全，目前中25--1200毫米者均有產(chǎn)品;量程比(大流量/小流量)較大，一般可達(dá)幾十，我廠使用中量程比為5 -25，壓力損失小，反映迅速，流量信號可遠(yuǎn)距離傳送，儀表輸出0一10毫安信號可與電動單元表組合使用。}i'量準(zhǔn)確，不會發(fā)生堵塞。缺點是抗*力較差，安裝要求較高，轉(zhuǎn)換器過電壓承受能力較差，元件較易損壞，由于發(fā)送器絕緣襯里材質(zhì)限制，不能測量溫度高于600C的介質(zhì)，發(fā)送器與轉(zhuǎn)換器配套嚴(yán)格，互換性差，一旦其中之一損壞后，只能整套拆換，儀表價格較高。

    通過幾個月的試運行，電磁流量計運行的情況墓本是好的。在能源管理上做到心中有數(shù)，方便企業(yè)管理，促進(jìn)車間節(jié)約用水，車間裝表后用水量都下降三分之一到三分之二。電磁流量計發(fā)送器是一直管，內(nèi)無突出的測量元件，至目前為止還未發(fā)生過堵塞現(xiàn)象，減小了維護(hù)工作量。由于生產(chǎn)用水負(fù)荷變化大，要求大流量和小流量時都能準(zhǔn)確計量。有時量程比達(dá)25，儀表計量也正確，而節(jié)流裝置的量程比一般僅為3左右。整套儀表在出廠前已經(jīng)過嚴(yán)格調(diào)整，實流標(biāo)定，只要安裝合理，接K正確，不經(jīng)任何調(diào)整一般也能投入運行。總的來說發(fā)送器維護(hù)工作量較少，轉(zhuǎn)換器一般無需時時照管，但轉(zhuǎn)換器是用晶體管元件組裝，個別元件選用不太合理，往往造成擊穿而使儀表無法工作。

    電磁流量計在我廠是初次使用，對它還了解不夠，使用中存在不少問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)和解決，但作為水計量是可行的。

 電磁流量計自五十年代實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)以后，已開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。我國自1957年開始研制，目前已能生產(chǎn)小25-1200毫米的各種口徑的電磁流量計。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，能源管理的加強，電磁流量計逐漸引起了人們的注意。

    工礦企業(yè)用水量較大，耗能較多，過去往往都無計量。當(dāng)前在加強能源管理工作中，對水計量提出了明確的要求。我廠抽取滇池水作為生產(chǎn)用水，月耗水量約40萬方左右。因水質(zhì)較差，泥沙、貝殼、雜草、死魚爛蝦往往也隨之抽上來。過去曾安裝過旋翼式水表進(jìn)行計量，但安裝不久就被堵塞而無法使用，水的計量便成了老大難問題。1981年用電磁流量計進(jìn)行生產(chǎn)用水計量的試驗，取得了一定效果。