基于ARM的两相流量计量单元改进与完善

摘要

凝析天然气流量计量属于低含液率的气液两相流量计量。本文在对凝析天然气工业生产功能需求分析和前期工作的基础上，对计量单元进行软硬件的改进与完善，设计开发了基于ARM的两相流量计量单元。 计量单元硬件选用核心板加底板的硬件组建方法，选取具有ARM内核的微处理器核心板，设计完善了适应生产现场环境的电源、信号调理、UART、USB、WIFI等外围电路，并对设计的功能模块电路进行硬件集成，通过制板、焊接、调试，制作了满足生产需求的最小ARM系统两相流量计量功能板。 计量单元软件选用Linux2.6.32操作系统为软件开发平台，以arm-linux-gcc-4.3.2为交叉编译器，完成交叉编译环境的构建，进行计量单元软件裁剪，实现了计量单元工作基本软件环境的构建。开发了模块驱动程序和模块通信程序，扩展了计量单元的数据传输方式，改进了计量单元的软件功能。 计量单元显示界面选用QT Designer开发，实现现场流量数据的实时显示和参数设定，提升了计量单元人机接口可视性。利用LabVIEW开发了工业平板人机界面交互程序，可以实现数据传输、显示、存储与处理。该两相流计量单元具备应用于油气田生产现场的凝析天然气流量计量的基本条件。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 凝析天然气流量计量技术研究现状

1.3 课题研究的主要内容

1.3.1 需求分析

1.3.2 研究目标

1.3.3 主要工作

第2章 两相流量计量单元总体方案设计

2.1 双槽式孔板计量原理

2.2 凝析天然气流量计算

2.3 凝析天然气流量计量单元总体设计

第3章 两相流量计量单元硬件设计

3.1 电源模块

3.2 信号调理模块

3.3 ADC模块

3.4 UART模块

3.5 LCD模块

3.6 USB模块

3.7 WIFI模块

3.7.1 WIFI通信简介

3.7.2 USR-WIFI232-T

3.8 本章小结

第4章 两相流量计量单元软件设计

4.1 嵌入式Linux系统移植

4.2 嵌入式Linux系统软件开发方式—交叉编译

4.3 Linux设备驱动程序开发

4.3.1 设备驱动程序简介

4.3.2 ADC模数转换驱动程序设计

4.4 嵌入式系统应用程序开发

4.4.1 WIFI通信程序设计

4.4.2 两相流量计量单元人机交互界面程序开发

4.4.3 Qt/Embedded简介

4.4.4 人机交互界面应用程序设计

4.5 工业平板显示界面程序开发

4.5.1 初始化模块和参数设置模块

4.5.2 串口设置和串口读取模块

4.5.3 数据显示与存储模块

4.5.4 数据串口传输协议

4.6 本章小结

第5章 系统测试

5.1 模块测试

5.1.1 ADC模块功能测试

5.1.2 信号调理模块测试

5.1.3 WIFI模块间通信测试

5.1.4 计量单元与工业平板通信测试

5.2 整体测试

第6章 总结与展望

参考文献

致谢