石油管线远程测控系统的设计与实现

摘要

石油管线的安全运行责任重大，一旦发生泄露，后果不堪设想，因此加强对管线的巡检工作至关重要。传统的人工巡检，存在很多问题。一方面，管线距离长，工作量大；另一方面，在日常的管理中，采用万用表测量得到的管地电压值，并不能真实地反映管道的阴极保护状态。
　　针对以上问题，本论文设计了一套远程测控系统，它采用瞬间断电法测量阴极保护电位，而此电位能够真实反映管道的保护状态。此系统有效地降低了人力成本，提高了效率，同时便于数据的管理和分析。系统具备有自动测量并上传测量数据的功能，其中，测量的数据包括测试站点的位置、电压值、设备电量等信息。另外，系统有效地解决了在石油管线巡检现场复杂不可靠的通信网络环境中，远程控制端与硬件设备之间的通信问题。结合具体的管线测量工作流程，提出了四种专用控制指令。为了保障整个测量工作的安全和顺利，采用硬件设备身份验证和多项条件判定和处理异常情况。系统可以按照既定计划，定期测量，同时具备有报警功能，当检测到测量数据不在正常范围，立即通知相关工作人员进行处理。此外，为了最大限度地提高设备的使用时间，采用了低功耗设计，也可以定时开启和关闭。
　　整个系统，按照功能可以划分为六大主要模块，分别是数据采集模块、数据处理模块、核心控制模块、无线通信模块、存储模块以及电源模块。数据采集模块主要是对信号进行调理，方便后续进行处理。数据处理模块的核心是模数转化器AD7606，作用是将模拟量转变为数字量。核心控制模块是基于Cortex-M4核的STM32F407。无线通信模块采用的是SIM928A，它集成有GSM/GPRS，以及独立的GNSS。存储模块采用FLASH进行存储，型号是W25Q128，可以通过USB与电脑连接，从而将数据导入电脑。电源模块采用Step-Down芯片LM2596，可以进行DC-DC的转换。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外的研究现状

1.3主要研究内容及章节安排

第二章 系统的整体概述

2.1测量原理

2.2系统组成部分

2.3主要参数和功能

2.4工作流程

2.5本章小结

第三章 硬件电路设计

3.1硬件总体设计

3.2数据采集模块

3.3数据处理模块

3.4核心控制模块

3.5无线通信模块

3.6存储模块

3.7电源模块

3.8硬件电路PCB图及样品

3.9本章小结

第四章 软件程序设计

4.1软件总体设计

4.2数据采集处理

4.3无线通信

4.4存储

4.5本章小结

第五章 系统测试

5.1数据测量测试

5.2无线通信测试

5.3存储测试

5.4设备样品及现场测试

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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