仪表工年终总结范文1
关键词：海洋；井口平台；仪表；PLC；应用
中图分类号：P634.3+6 文献标识码：A 文章编号：
随着开采规模的扩大，海上平台的结构也越来越庞大，将所有的油气生产、处理和人员起居都集中在一个平台结构上。对于大型平台构造的控制，工业上的趋势是应用分布式过程控制系统，以便所有必需的显示和操作反应集中在一个中央控制台上。因此，对海洋石油的平台控制系统设计上的可靠性提出了更高的要求。本文着重从海上井口的中央控制系统、现场控制盘和现场仪表三个方面分析现代海洋石油平台控制的组成及其应用。
1.中央控制系统
系统主要用于工艺流程的监控、紧急事故状态下的安全保护、发生火灾以及天然气泄漏情况下的报警、保护的功能。中央控制系统一般由过程控制系统、集散控制系统以及应急关断系统组成。
1.1过程控制系统（PLC）
PLC的功能主要有：a、顺序／控制、逻辑、定时、记数；b、模拟控制功能，PID；c、算术运算；d、信息处理，计算机接口[1]。PLC应用广泛，在海洋石油中主要有如下应用：a、原油生产过程监视与控制；b、天然气初加工过程监视与控制；c、注水系统过程监视和控制；d、公用系统监视和控制；e、火气探测和安全系统等。
1.2集散控制系统（DCS）
DCS系统的主要由系统硬件、系统软件和系统寻址组成。其优点主要是能与计算机及常规仪表相兼容，系统构成方便灵活，不仅易于扩展，且维护简单。并具有多种故障自诊断功能，可在线修理和随时更换故障电路板，从而大大减少故障造成的停机情况。
1.3应急关断系统（ESD）
ESD系统是为了保护人员安全、保护平台工艺设备和防止环境污染而设置的。ESD系统控制安全关断阀、井下安全阀、地面安全阀和放空阀在不超过工艺管线操作极限的状态下，实施平台的安全关闭。
2.现场控制盘
在海上平台，一个大的处理系统，经常包含有多个子系统。子系统常采用现场控制PLC-主系统-ESD系统的联合控制方式实现整个控制系统的集中管理与监视。下面主要介绍比较常用的SLC500系列控制器的现场控制系统[2]。
2.1结构
SLC500系列控制器是为小规模应用而设计的可编程控制器，该系列有两种硬件结构：一种是用于固定式控制器，电源、CPU、I/O卡等都连为一体，不能随意配置；另一种用于模块式控制器，由于该系列可提供各种各样I/O模块，可以随意地、很经济地配置其控制系统。一个SLC500系列的现场控制系统包括SLC硬件、显示终端、寻址、软件等。
2.2硬件
SLC硬件包括安装框架、处理器模块、I/O模块、电源块等。SLC安装框架均需要电源向处理器,CPU及每个I/O槽供电。处理器模块是现场控制系统的核心部分，它负责整个控制系统的数据处理、通讯、工作方式等。在处理器模块上有一个钥匙开关，使用钥匙开关可以改变处理器的操作方式。
2.3I/O模块
I/O模块将对从现场输入和输出到现场的信号进行隔离和转换，并通过数据通讯接口与处理器之间进行数据传送。I/O模块可分为六种类型：离散输入模块和块I/O模块、离散输出模块和块I/O模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、特种I/O模块和电源模块。
2.4显示终端
显示终端通常用RS-232/485口与SLC500系列处理器相连，进行数据通讯。通过对显示终端的组态，在显示终端上可以显示报警信息、参数数据，并能从面板上输入参数值，修改处理器中的某些参数值。显示终端是一种人机界面设备，便于控制系统的监视和管理。
2.5寻址
由于可编程控制器的主要目的是控制诸如开关、阀门、热电偶等现场设备的输入和输出，这些输入和输出必须在处理器内存中占空间，以便在控制器中可以对它们进行寻址。可连接到现场设备的输入和输出模块上的每一个端子都占用处理器内存中的一位。存放I/O地址的这一部分处理器存储器就是输入映像表和输出映像表。
3.现场仪表
现场仪表有很多，包括压力表、温度计、温度变送器、液位计、超声波流量计、电磁流量计等等。这里对几个主要的现场仪表进行论述。
3.1液位变送器
液位变送器采用间接测量，将液位信号转化为其它相关信号进行测量，是对压力变送器技术的延伸和发展，根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。方法有压力法、浮力法、电学法、热学法等，是对压力变送器技术的延伸和发展。液位变送器的使用及维护时应注意：首先，应每日检查仪表及附件无渗漏、保温伴热是否良好、截止阀是否打开、指示是否正常等；其次视介质情况定期清洁液位变送器内桶，每半年对截止阀和放空阀的阀杆加黄油；再者，每年对液位变送器进行校验，对有引起关停逻辑的信号进行旁通，检查接线盒的电气密封情况等。
3.2超声波流量计
超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的一类流量计之一。超声测量仪表有很强的优点，流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，能够有效地解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
3.3转子流量计
转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。常用转子流量计有玻璃管转子流量计与金属管浮子流量计，是生产与科研实验用量较大的一种流量计。但其不能在易碎及高温高压场所使用，且不能远传。金属管子流量计与玻璃管子流量计相比，还有耐高压高温、结构牢固、不会破碎的特点。它可以适应恶劣的工作条件，并且可以远传，有标准信号输出。
3.4质量流量计
质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。质量流量计组态灵活，功能强大，性能价格比高，是新一代流量仪表。在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量，所以常需将测出的体积流量，乘以密度换算成质量流量。但是密度随温度、压力而变化，所以在测量流体体积流量时，要同时测量流体的压力和密度，进而求出质量流量。如果在温度、压力变化比较频繁的话，不容易测量。这时如果用质量流量计，就无需再人工进行上述换算。质量流量计能够直接、实时得测量介质质量、密度、温度和精度高。
3.5液位计
液位计能够反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在 35MA 以内；并且是固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长；另外，安装方便、结构简单、经济耐用。目前项目中一般使用磁性浮子液位计，磁性浮子式液位计是广泛应用的一种液位指示仪表[3]，可替代玻璃板或玻璃管液位计，用来测量有压容器或闭口容器内的液位。
4.国产仪表的测量控制现状与国外产品的差距
（1）我国仪器仪表产业规模小，产值低，企业同样是规模小，产值低。2007年我国仪器仪表产业总产值3000亿元人民币，只占工业总产值2.5%。10年前，美国仪器仪表产业总产值已达到4000亿美元，占工业总产值4％。目前，美国仪器仪表企业年产值超过20亿美元不少于50家，我国最大的仪器仪表企业，京仪集团年产值80亿元人民币，川仪集团60亿元人民币。两相比较，差距实在太大。产业和企业的规模和产值直接影响到产业的活力与发展。要缩小和消除这个差距，需要我们努力奋斗10年至20年。
（2）国产仪表质量和品种上存在不少问题。产品的可靠性和稳定性，长期以来没有得到根本解决，严重影响到市场销售和正常使用。许多大型精密仪器我们还生产不出来，国内需求几乎全部依赖进口。2007年我国仪器仪表产品出口创下了88亿美元，可是进口却达到了172亿美元，逆差84亿美元，成为装备制造业之最。这个问题很大程度决定了国产仪表应用的被动局面。
（3）国产仪表产业创新能力不强，还无法承担起科技创新主体的责任。国外的仪器仪表科技创新发展极快，产品更新换代的周期大约只需2至4年，多数企业销售额一半以上几乎都来自5年内上市的新产品。而国产仪器仪表产品不少还沿自于20世纪80年代技术引进的产物，相当多企业产品是10年一贯制，靠吃老本为生。因此，企业提升科技创新能力，已经成为刻不容缓的历史使命，这将很大程度决定了国产仪表的应用能力。
5.结束语
总之，通过对海洋石油平台控制系统技术的学习和应用，总结国产仪表的应用方面的不足，将为海洋石油工程提供更加有力的支持，满足日益增加的安全控制、自动控制、智能化管理的要求。
参考文献
[1] 吴晓青. PLC在自来水厂滤池控制系统中的应用[J]. 中国仪器仪表，2002，S1:48-53.
仪表工年终总结范文2
关键词 自动化；仪表；综述
中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-017-01
从理论上讲，自动化仪表的概念指的是，用来实现相关信息的存储、分析加工，以及之前的数据的获得、传递以及互换等过程，最终通过处理得到结果，并且整个过程中可以通过这个技术工具实现高度控制。这些年来，随着网络信息技术、计算机技术、数字信息处理以及微电子技术的快速发展，对推动自动化仪器仪表的发展进步有了非常重大的、长远的影响。
1 自动化仪器仪表的构成及原理
从实际的组成结构上看来，作为一种自动化技术工具，自动化仪器仪表是由很多的自动化元件组成的，并且拥有非常完善的功能。实际上看，自动化仪器仪表具有控制、记录、测量、显示，以及报警等多种功能，它本身就是一个比较系统的工程，是自动化系统的一个重要的组成部分，作为一个信息收集、分析和处理的工具，它的主要功能就是应用于交换信息和数据，将输入的信号变成输出的信号，并且可以用频率域或者时间域进行相应的表达，用断续的数字量或者连续的模拟量的形式进行信号的输出。
2 自动化仪器仪表的发展方向
2.1 智能化发展方向
现代的自动化仪器仪表往往使用了大量的接口通信技术、微处理器技术和大规模的集成电路等技术，在协调内部的操作上采用了嵌入式软件，这样仪表的功能上就实现了智能化的处理，在进行量程刻度标尺的变换，零点的漂移与修正，信号的非线性处理，故障诊断等内容的基础上，同时可以进行控制工业，实现了分散控制系统风险的作用，进一步增强了自动化仪器仪表的功能。自动化仪器仪表利用数字输出的形式，有助于提高自身的性能，有利于提高信息的交流和沟通的效率，同时可以利用信息网络来构成开放的过程控制体系。
2.2 总线化发展方向
现场设备又称为现场仪表，指的是在过程控制系统自动化中现场使用的设备。它主要是由在线分析仪表、执行器和变送器组成的。通过广泛的应用现场总线，能够将分布式测试系统以及组建集中越来越容易实现。但是面对范围大、远程和复杂的测控任务，集中测控已经无法满足需要，所以这就是需要一个通过网络把进行数据信息分析处理各种现场仪表联系起来。面对这种实际的要求，现场总线控制系统出现了。它能够将中央控制与现场的各种仪器仪表通过一个双向、多站、全数字化和开放的通讯网络系统联系在一起，并且它还具有高稳定、高适应、低能耗、高精度等优点。并且总线控制系统的出品厂商为了使该系统能够得到更好的应用，推出了相配套的调节阀和测量仪表，使该系统变得更加的完善。
2.3 网络化发展方向
由于计算机数字化通讯技术已经应用到现场总线技术中去，这就是使现场设备和自动控制系统成为工程信息网络的重要组成部分，已经是工厂的底层信息网络，能够充分发挥智能仪器仪表的积极作用。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。伴随我国计算机以及信息网络技术越来越快的发展速度，所以在未来的发展中就会有更加先进的自动化仪器仪表出现，它的基本特征就是以网络为基础的，可以称之为IP智能现场仪表，它的基本特点就是网络的不同层次用Ethernet联系起来，使网络变得更加的开放和透明，能够对企业整体全部的覆盖起来。它的应用能够使工业自动化与办公自动化达到紧密的结合，可以称之为扁平化工业控制网络，它变得更加的方面，并且可以扩展，成为一个开放性的网络体系结构。因此，它必将在工业应用中得到广泛的实践，并产生巨大的实际效益。
2.4 开放性发展方向
由于使用以VxWorks、Linux和Windows/CE之类的嵌入式操作系统为核心，以及高性能微处理器为硬件核心的嵌入式系统技术，所以计算机与自动化仪器仪表之间的关系就会变得更加的紧密，有的自动化仪器仪表制造企业称，未来的仪器仪表将和计算机一样具备各种借口和功能，各种工业数据也可以通过仪器仪表直接下载到移动存储器中，操作上和使用计算机一样的简单。并且多种接口可以满足各种现场测量和计算的需要，并且这套智能系统还具有开放式互联的功能，能够极大程度的满足各种现场的需要。
作为一个开放的系统，WEB技术所带来的好处是值得肯定的。主要表现在以下几方面。
1）通讯数据网络能够满足多个用户的使用，满足处理需要，避免访问冲突，具有网络共享特征。
2）在对测控终端的利用上，可以通过远程信道实现对终端时时访问，在使用上更加的便捷。
3）通过观察自动化仪器仪表的发展进程，我们可以看到在自动化仪器仪表的发展中计算机技术起着非常重要的作用，占有首屈一指的地位是，在将来的发展中，计算机及通讯网络等相关的软硬件会有着越来越突出的实际的作用。所以说，作为最基本的特征智能化仪表是仪器仪表的一个大的发展方向，智能化仪器仪表在未来的具体应用中其实际的效果会变得越来越突出，作用也会越来越大，能够很好的适应各个现场的实际需要。虽然目前国内自动化仪表行业发展中存在一些问题，相信在行业逐渐成熟的背景下，这些问题能逐一解决。新开发出的最新的智能化仪器仪表在各个应用领域发挥着更加重要的作用，相信在将来，必将会有更加先进、更加智能的仪器仪表出现并得到广泛应用。
参考文献
[1]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京：电子工业出版社，1999.
[2]吴钦炜.信息时代的工业仪表与控制系统[J].自动化仪表，2003，24（9）：1-5.
[3]吴钦炜.工业仪表与装置智能化网络化的进展[J].世界仪表与自动化，2002，6（1）：12-15.
仪表工年终总结范文3
无线通信系统测量测试设备
无线通信综合测试仪：是无线通信测试中应用最广泛的智能仪器仪表，特别是在移动终端生产制造、数字通信基站测试等领域，其可以通过网络仿真对发射天线进行设计验证和故障诊断，兼有频谱分析仪和特定无线通信信号源功能，可进行邻道功率泄漏比、频率稳定度、带宽占用、频谱辐射、开环功率测试、误差矢量幅度等多方面的测试。无线通信综合测试仪以其广泛的用途和强大的功能得到了通信技术研发实验室、移动通信运营商以及设备生产商的广泛关注，国内外的主要无线通信综合测试仪厂商有Agilent公司、R&S公司、Anritsu公司等等。频谱分析仪：其基本分析流程：输入信号通过可变衰减器提供不同的测量范围；信号经模拟低通滤波器滤除处于不需要分析的高频分量；经模数转换后得到需要分析的数字信号（通过频率抽取式数字滤波器，不但减小了信号带宽和降低了采样率，并且改善了频率分辨率，避免了频谱混叠）；FFT处理后获得信号的频谱图。频谱分析仪通常分为基于计算机处理的准实时频谱分析仪（或软件频谱分析仪）和基于通用DSP处理器的实时频谱分析仪、基于专用FFT处理芯片的频谱分析系统。在实际工程测试中由于对实时性的需求一般采用嵌入微处理器的便携设备，对实时性需求不高，但对于计算量和计算精度有较高要求的场合，通常使用基于计算机处理的频谱分析仪。在无线通信系统中通过频谱分析仪可以帮助移动通信运营商严格把控区分不同频段的业务类型，防止相互串扰；有效监管无线通信信号传输质量，分析噪声分布情况；降低无线通信系统中的“呼吸效应”和“远近效应”等[8]。矢量信号分析仪：具有整个微波频段的测量分析能力，可以进行快速、高分辨率的频谱测量、解调以及时域分析，通常用于表征复杂信号。矢量信号分析仪可捕获到信号的幅度与相位信息，因而适合于分析数字调制信号，对复杂数字调制信号进行定性和定量的测试测量，提供矢量图、星座图、眼图、矢量误差曲线等形式的调制参数分析结果。在无线通信系统中矢量信号分析仪可实现无线通信信号的物理信道数据解调，并对信号输出功率、峰值误码误差、邻道泄漏抑制比等参数测试测量。矢量网络分析仪：分析各种射频/微波网络的网络特性，如S参数、传输/反射特性等，分析对象是电路网络。在无线通信系统中衡量电缆组件质量的指标通常是S参数（电压驻波比、插入损耗、相位、延时等），通过用矢量网络分析仪频域测试可以方便获取参数情况。例如可通过矢量网络分析中的时域分析功能，利用激励信号在电缆传输中的反射特性实现同轴电缆故障定位[9]。信令分析仪：具有信令单元的获取、解码以及显示等基本功能，在此基础上过滤获取用户查找的特殊信令消息，并通过实时统计、后台统计等查询方式自动识别错误信令流程判断故障、优化网络。以TD-LTE网络为例，可通过信令流程结合RRC连接成功率、RSRP参考信号接收功率、CarrierRSSI载波接收机信号场强等参数的方式对网络覆盖与传输干扰、频率规划、时隙配置等问题进行分析和处理[10]。
智能仪器发展与应用
仪表工年终总结范文4
关键词：弯沉 弯沉值 变化 测试
路面弯沉不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。因此工程竣工前，路面弯沉作为一项重要的检测指标，反映了路面的整体强度质量。无论国内还是国外，都普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。对路表测试后得到的回弹弯沉值，可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计和施工控制及施工验收中，还应用于旧路补强设计中，是公路工程建设维护的一个基本参数。所以，正确地测试路面弯沉值有重要的意义。
一、关于弯沉值的几个概念
1.弯沉。
弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉)，以0.01mm为单位。
2.设计弯沉值。
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级，加上面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
3.竣工验收弯沉值。
竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
4.弯沉值的测试方法。
弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速、连续或动态测定进行了研究，现在用的比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪、丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪(FwD)和美国的振动弯沉仪等。
二、路面弯沉的变化规律
路表弯沉的变化是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实状况、压实程度，温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。
沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1～2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复碾压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着公路龄期强度增长，从而导致路表弯沉逐渐减小，大约在竣工后的第2年达到最小值。路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段，表现为路表弯沉的不断增长。这是因为一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定状态，另一方面，由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加上路面混合料本身因拌和不均匀而导致强度不均匀性等因素的影响，结构内部的微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破损，从而导致路面结构整体刚度下降，使得路表弯沉急剧增大。路面竣T3～4年后直至达到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩散转移，并自动实现了整个系统的能量平衡，从而使得结构内部损伤的进一步发展得到抑制。
三、贝克蔓梁弯沉仪路弯沉测试
由于目前工程上广泛使用贝克曼梁弯沉仪，因而在此着重介绍贝克曼粱弯沉仪的使用方法，从标准车、弯沉仪的选择、温度修正及弯沉计算等方面出有关要点和注意事项。
1.标准车。
标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎的载重汽车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等技术参数见表1。
测定弯沉用的标准车参数表1
标准轴载等级
BZZ-100 BZZ-60
后轴标准轴载P(kN)100±160-+1
每侧双轮胎荷载(kN)50+0.5 30+0.5
轮胎充气压力(MPa)0.70±0.05
0.50±0.05
单轮传压面当量圆直径(cm)
21.30±0.5
19.50±0.5
轮隙宽度 应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求：
测试前，应测定测试车的轴重、轮压、轮胎接地面积，与标准车的要求相差不应超过表l规定的值。如有不符。应适当调整。
2.弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正。
弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m,另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼粱弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。
3.弯沉测试频率。
测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80～100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。
4.温度修正。
对于沥青路面来说，弯沉强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆。因此，如在夏天测定时，由于过硬也会产生失真现象，所以需要事先定出一个温度值作为测定弯沉的标准状态。
5.路面弯沉的计算。
路面测点的回弹弯沉值：
LT=2(L1-L2)
LT――在路面温度T时的回弹弯沉值，0.01mm；
LIm车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01mm,
L2_汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0.01mm。
当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值：
LT=2(LI-L2)+6(L3-L4)
式中L3m车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01mm,
L4m汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01mm。
弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用下式计算：
LR=L+ZA・S
式中LR--一个评定路段的代表弯沉，0.01mm。
L――个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值。
S――个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差一。
ZA――与保证率有关的系数，采用下列数值。
高速、一级公路ZA=2.0
二级公路ZA=1.645
二级以下公路ZA=1.5
计算平均值和标准差时，应将超出L±(2～3)s的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点应找出其周围界限进行处理。
仪表工年终总结范文5
关键词：TDC-GP2;热量表;远程抄表
The principle of heat meters and meter reading system
ZHENG Heng，XU Dong -Ming ，CHEN Wen-xuan
（Xi’an Post and Telecommunication University Xi’an 710061，China）
Abstract: This article describes a new chip used for new heat meter ,which based on TDC-GP2. We discuss the principle of measure and working in details. Before introducing a system matched to it called remote meter reading system. Which including the principle of working and components of system.
Key words:TDC-GP2 ; Heat meter ; Remote meter reading
1引言
随着近年来人们环保意识的不断提高，国家法律法规对节能环保提出了新的要求，于是热能成为了一种商品，并且人们对其提出了节能要求。于是热量表的应用成为必然趋势。但是传统的热量表有不可避免的缺陷。本文采用TDC-GP2芯片和超声波技术设计了一种热量表。它的优点是对水质要求低，无压力损失，测量精度高，电池供电、寿命长，安装维护方便，并且讨论了该热量表的测量原理及工作原理，还讨论了与之配套的远程抄表系统，它的特点是实时性强，可对热量表进行远程控制，建设与维护费用低，集中抄表范围广。
2热量表的超声波流量，
热量测量原理
超声波流量测量部分是应用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速[1]，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法，我们称之为时差法，图1为超声波时差法原理示意图。
顺流换能器和逆流换能器分别安装在流体管线的两侧，并且相距一定的距离，管线的内直径为D，超声波行走的路径长度为L，超声波顺流时间为 T上游，逆流时间为T下游超声波的传播方向与流体的流动方向夹角为θ，流体的流动速度为V。由于流体流动的原因，超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用式（3）表示。
式中，C 为声音在水中传播的速度。则顺流时间和逆流时间的时间差为：
为了简化计算，可以假设流体的速度相对于声波在流体中传播的速度是非常微小的，因此可以将（3） 式简化为：
从而得到流体的速度与传播时间差的线性公式为:
需要特别强调的一点是V是流体沿着管道中心线的线速度，考虑到液体流速沿管道直径的不均匀分布情况，还需要加1个流速（ 分布）修正系数K。则瞬时流量的公式为：
求得瞬时流量后，在超声热量表中，热量的积分计算采用欧洲流行的K0系数法: 设测得进水管的水温为P1，出水管水温为P2，则进出水的温度差为P，利用流量传感器对供水管道的瞬时热水流量Q进行计量，经过一定时间的累计，便得到用户消耗的热量值，其数学表达式为：
流量，单位m3/h ;P为进出水的温度差，单位℃。这样就可以通过超声波传播的时间差先求出瞬时流量， 进而获得消耗的热量了。
3超声波热量表工作原理
超声波热量表的结构原理如图2所示。在搭建好系统之后，开始给整个系统供电；单片机正常工作之后，给GP2发送上电复位指令，让GP2复位准备工作。接下来，单片机给GP2的配置寄存器写入数据，设置GP2的工作方式。
系统用的4M高速时钟本身误差较大，并且有明显的温漂，GP2为了修正高速时钟的问题，特别设计了时钟校准功能。在设置好GP2后，单片机先向GP2发送时钟校准指令0x03，让GP2进行时钟校准，最终单片机得到测量结果，计算出时钟修正因子存储在单片机内；之后的测量结果都要在单片机内乘以这个因子才能作为最终的测量结果。时钟修正因子要每隔一段时间就更新一次，减小外部环境对测量结果的影响。
在完成了以上的操作后，就能进行实际的测量，先说温度测量。单片机向GP2发送温度测量指令0x02之后，GP2就开始温度测量。温度测量实际上是GP2测量PT1,PT2,PT3,PT4这个几个端口对电容的放电时间，得到的结果最终传给单片机，由单片机经过相应的处理，就可以查表得到具体的温度值。
流量是GP2通过测量超声波传输的时间差，计算出流速，最终得到流量的。注意在每次测量之前，需要向GP2发送0x70指令，初始化GP2中的TDC模块，才能接受Start和Stop信号。在TDC模块初始化好了之后，向GP2发送0x01指令，激活脉冲发生器；从FIRE1和FIRE2端产生脉冲给的模拟电路；模拟电路就同时驱动两个超声波换能器产生超声波，在流动的水中两个超声波换能器会先后收到刚产生的超声波脉冲。模拟电路在换能器收到超声波脉冲就会产生相应的Start和Stop信号，给GP2进行测量，最后将测量的时间传给单片机；单片机再经过计算，最终得到流量。
在经过以上得到温度值和流量的过程之后，最后可得到热量值，并传给输出模块，最终传给与之相连的远程抄表系统。
4远程自动抄表系统简介
及其原理介绍
上面提到的自动抄表系统（Automatic Meter Reading System,AMRS）是一种不需要人员到达现场就能完成抄读各种计量仪表工作的管理系统。它利用传感技术、自动控制技术和计算机网络技术自动读取和处理城市居民用户的热能表的数据，并将该信息加以综合处理。自动抄表技术准确而便捷，不但适应现代用户对用暖气供热的缴费的需求，还能提高政府管理部门的工作效率。
随着现代电子技术特别是通信技术的发展，出现了新的理念，新的方法来解决自动抄表问题，其主要方式有专线方式、无线方式、公共信道方式等等。
由于国家在2004年6月30日了JG/T162-2004《住宅远传抄表系统数据专线传输》 国家标准，为此住宅远传抄表的定义、功能、技术指标等都有了详细明确的规定，在住宅远传抄表系统产品的规范化上起到了极大的促进作用。
远程自动抄表的结构流程是：用户耗热量数据采集、存储――传输媒体――抄表控制中心计算机。抄表控制中心计算机是通用的系统微机。传输媒体一般采用较普及的市话网，也可用无线传输。用户耗热量数据采集、存储是系统的关键，采集数据时，采集器通过RS485/MBUS总线通过远传表内的表头采集器采集耗热量数据，并处理和存储，然后采集器通过无线传输模块把数据上传至集中器。集中器的主要功能是收集每个采集器上传的数据，处理后通过GPRS上传至抄表系统控制中心，在需要抄表的时候，由控制中心的计算机发出采集命令，采集器收到命令以后向所有的采集器转发采集命令，表头采集板收到采集命令后判断是否是发给本终端的命令，如是则把表头采集板上存储的数据传回控制中心，从而实现远程抄表。同时，控制中心对所返回的数据进行分析，如是断线报警等异常报警信息，则发出报警信号，如是抄表数据，则把数据存储到数据库中，通过对历史数据的分析比较，判断是否有用暖气不正常等可疑用户，如有则发出报警信息，从而完成控制中心对用户热能表数据的采集和监控任务。
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5远程抄表系统的构成
目前，远程抄表系统中的通信电路主要采用的是M-BUS通信方式，这种方式是热量表产品中广泛支持的，是一种可靠、开放、低成本的总线通信方式，其网络规模扩展性好，非常适合做为远程自动抄表系统中仪表及集中器层次的通信网络。其在远程抄表系统中应用的原理图如图3所示。
下面介绍一下各主要部分：
1） M-BUS总线：M-Bus是Paderborn 大学的Dr. Horst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH 和 Techem GmbH共同提出的，专门用于公共事业仪表的总线结构，称Meter-Bus，简称M-Bus。
M-Bus仪表总线属于局域网（LAN），是处于同一幢建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表等设备，以便资源共享和数据传输。M-Bus仪表总线具有LAN的三个基本特征：一是范围，二是传输技术，三是拓扑结构。LAN具有星形（Star Topology）、环形 （Ring Topology）和总线形 （Bus Topology）拓扑结构。M-Bus一般采用总线形拓扑结构。
M-Bus仪表总线可以满足由电池供电或远程供电的计量仪表的特殊要求。当计量仪表收到数据发送请求时，将当前测量的数据传送到主站，（主站可以是手持单元、计算机或其它数据终端）。主站定期地读取某幢建筑中安装的计量仪表的数据。
一般而言，挂接在仪表总线上的计量仪表的数目可达数百个，数据传输距离达数千米。在总线上传送的数据具有高度的完整性和快速性。
2）TSS721A: TSS721A是一种用于仪表总线的收发器集成芯片，其内含的接口电路可以调节仪表总线结构中主从机的电平[2]，可通过光耦等隔离器件与总线连接，通过数据收发器由总线供电。芯片封装采用DIP16封装，将整个数据发送功能集成于一体，其功能特点介绍如下：
（1）满足国际EN1434-3标准；
（2）具有动态电平识别的接收电流；
（3）通过限流电阻可调接收电流；
（4）无极性连接；
（5）防掉电功能；
（6）可提供3.3 V稳压源；
（7）支持远程供电，从机可由总线或电池供电；
（8）半双工下可达9600 波特速率；
（9）支持UART协议，只在数据传输时总线有效。
3）抄表服务器：即PC管理中心，通常放置于物业管理中心，通过M-BUS总线与各集中器通信，完成对集中器送来的各用户热能表数据的加工处理、报表生成、费用结算等[3]，其完成的主要功能如下[4]：
（1）实时自动抄收、手动即时抄收各用户热能表数据和工作状态；
（2）选择对所有用户、部分用户、指定某一用户进行数据抄收；
（4）设置用户热能表各种初始化参数及计费时段；
（5）查询用户本月、某月数据，自动生成打印报表。
4）集中控制器：即集中器，是一种单片机的应用系统，专门接收用户热能表送来的工作状态信息和数据，并向热能表供电。通常，一个集中器最多可管理256个用户热能表，并负责PC和各用户热能表之间信息的传递。其实质是一种数据采集器[3]，循环采集、集中各用户热能表的数据信息，同时根据要求将数据转发给物业管理中心的PC
集中器的硬件结构框图如图4所示。
5）调制解调器（Modem）:这里的Modem无线传输采用的是GPRS无线传输网络[4]，GPRS（General Packet Radio Server）即通用分组无线业务，基于GSM（Global System for Mobile Communi- cations）网络的一种分组数据传送业务，其优势在于实现用户数据与无线网络资源的最佳结合；实现IP协议的透明传送。
在远程抄表系统中，GPRS方式就是利用移动运营商提供的GPRS业务实现仪表数据的远程自动抄送。在这个系统中，我们需要在每一个终端仪表或是数据采集器上配备一个GPRS模块，当仪表或者数据采集器需要和远程控制中心通信时，我们就将数据交给相应的模块封装成IP包发给GPRS网络，这样，通过Internet或同样的GPRS模块，远程控制中心就可以接收到远端仪表所发送的数据信息。其原理结构图如图5所示。
该方式的优点是传输速率高、没有频段干扰、接入时间短、设备成本低、无须专用平台和维护、永远在线、按流量计费、收费价格低，特别适合突发性小流量数据传输。
6软件设计
远程抄表系统的系统软件主要包括用户热能表软件，集中器软件，PC软件这三部分[3]。用户热能表和集中器软件由汇编程序开发，其中包括自检、初始化、测量、显示、数据采集、数据传输等模块；管理中心的PC软件设计采用VB6.0，完成通信、数据处理等功能。其中尤以集中器最为关键，因为它起一个承上启下的作用，作为联系用户热能表和管理中心PC之间的纽带，一方面，它要循环采样各用户热能表的实时数据，另一方面同时以中断的方式接收PC的命令，按照要求设置参数或报送各用户热能表的数据。图6为集中器串口通信中断服务程序流程图。
7结束语
本文中应用 TDC-GP2的超声波热量表与传统的机械式仪表相比具有很大的优势，它安全可靠，结构简单，灵敏度高，实时性好，操作简便，功耗低，抗干扰好，测量精度高，安装维护方便；而与之配套的远程抄表系统可进行远程抄表和管理，实现了用户消耗热能的实时计量，实现了“无人抄表”的目标，解决了在热量表运行管理中人工抄表带来的弊端，是很有前途的热量表。
参考文献
[1]王淮中,温静馨,郝建秀,等. 高精度低成本超声波热能表的研制[J].微型机与应用, 2009（7）:30-31.
[2]常东来,江亿.TSS721A在自动抄表系统中的应用[J].电子技术应用,2000（1）:59-60.
[3]毛六平,唐艳.智能热能表及其远程抄表系统[J].自动化仪表,2002（8）:28-30.
[4]李爽,于洋.热量表远程抄表系统的应用[J].煤气与热力,2009（5）:20-22.
[5]韩松,张万江,陈胜昆,等.基于TDC-的GP2户用低功耗超声式热量表的设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2007:255-257.
作者简介
张衡，硕士研究生，电路与系统。
徐东明，教授，通信专用集成电路与系统设计。
仪表工年终总结范文6
关键词：路面弯沉变化规律
0 引言
回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中，用于施工控制及施工验收中，同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。路面弯沉不仅反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。因此工程竣工前，路面弯沉作为一项重要的检测指标，反映了路面的整体强度质量。
1 弯沉值的几个概念
1.1 弯沉 弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。
1.2 设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级。面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
1.3 竣工验收弯沉值 竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。，当胳面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
1.4 弯沉值的测试方法 弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。
2 路面弯沉的变化规律
路表弯沉的变化，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实状况、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。
沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1～2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复碾压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，从而导致路表弯沉将逐渐减小，大约在路面竣工后的第2年达到最小值。
路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段，表现为路表弯沉的不断增长。这是因为，一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定状态；另一方面，由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加之路面混合料本身因拌和不均匀，而导致强度不均匀性等因素的影响，结构内部的微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏，从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯沉急剧增大。
路面竣工3-4年后直至达到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩展而转移，并自动实现了整个系统的能量平衡，从而使得结构内部损伤的进一步发展得到抑制。
3 贝克曼梁弯沉仪路面弯沉测试
由于目前工程上广泛使用贝克曼梁弯沉仪，故现着重介绍贝克曼梁弯沉仪的使用方法，从标准车、弯沉仪的选择、温度修正及弯沉计算等方面提出有关要点和注意事项。
3.1 标准车 标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎的载重汽车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等技术。
测试前，应测定测试车的轴重、轮压、轮胎接地面积，与标准车的要求相差不应超过表1规定的值。如有不符，应适当调整。
3.2 弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正 弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。
3.3 弯沉测试频率
测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80～100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。
3.4 温度修正
对于沥青路面来说，弯沉强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆。因此，如在夏天测定时，由于过硬，也会产生失真现象。所以，需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。
3.5 路面弯沉的计算
路面测点的回弹弯沉值：
LT＝2(L1-L2)
式中LT――在路面温度T时的回弹弯沉值，0.01mm；
L1――车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01mm；
L2――汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0.01mm。
当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值：
LT＝2(L1-L2)＋6(L3-L4)
式中L3――车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01mm；
L4――汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01mm。
弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用下式计算：
LR＝L＋ZA•S
式中LR――一个评定路段的代表弯沉，0.01mm；
L――一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值；
S――一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差；
ZA――与保证率有关的系数，采用下列数值。
高速、一级公路ZA＝2.0
二级公路ZA＝1.645
二级以下公路ZA＝1.5
