基于pic16f 系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是应用在保障管道安全领域的，对埋地管道阴极保护电位的监测，具体地涉及一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统。
【背景技术】
[0002]随着石油工业的发展，地埋金属管道已经被越来越广泛地应用。目前，石油、天然气资源的输送主要依靠长输管道来实现。为控制埋地钢质管道在土壤中的电化学腐蚀，公认的做法是采用外防护层和阴极保护联合防护措施。
[0003]阴极保护系统是埋地长输管道必不可少的一部分，阴极保护系统的正常运行是确保埋地管道免遭腐蚀的必要条件之一。而阴极保护电位则是监测阴极保护运行是否正常的重要参数之一。因此，阴极保护电位的准确采集在石油管道运输中有着非常重要的意义，阴极保护电位信息为管道管理和维护提供了重要的依据。目前，现有的采集系统主要采用人工定期录取方式进行，在偏远地区，数据采集成本大，困难较多。
[0004]为提高在役油气管道的阴极保护管理水平，确保安全运行，并为今后远程控制和诊断打下基础，有必要研制阴极保护电位自动采集装置，实现长输管道上阴极保护电位每天的定时自动采集。另外，由于长输管道一般都处于野外环境，没有电源保障，所以采集系统的整体功耗必须控制在一个很低的水平。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，本发明具有能够实现对地埋管道进行有效监测和预警采集数据准确、满足了现场应用的要求；提高了阴极保护的管理，降低成本，延长管道寿命，消除生产安全隐患。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]本发明一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其中包括低功耗数据采集模块(采集器)、数据存储模块(数据表)和数据分析系统(PC机上位软件)三部分组成；其结构要点是:采集器主要负责阴极保护电位的自动采集；数据表主要负责读取采集器的电位数据；数据分析系统主要负责读取数据表的电位数据。在一条管道上，存在成百上千个节点，在每个节点都安装一个采集器，而管道上相邻几个、几十个节点的电位数据则由同一个数据表来管理，数据分析系统通过管理所有数据表中的电位数据，从而实现对管道上所有节点的阴极保护电位进行监控。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述的单片机是采用PIC16F877系列单片机，以其作为核心实现阴极保电位的现场采集、显示、存储及与PC机之间可以串行通信的硬件电路。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述低功耗数据采集模块(采集器)电位的检测是通过PIC16F877单片机内置A/D模块进行数据采集，阴极保护电位值的精度由A/D转换器的分辨率决定；采集器内还设置时钟芯片提供采集时间和提供定时中断信号。
[0010]进一步地，所述数据存储模块(数据表)采用IIC接口读取采集器EEPROM存储器(512K)里的电位信息转至自身的DATAFLASH存储器(32M)。
[0011 ] 另外，所述键盘及显示模块实现数据显示和控制，键盘部分控制了 EEPROM数据读取、DATAFLASH数据存储、时钟校准、定时采集模式切换和RS-232接口通信；RS-232接口实现数据和PC机之间的通信，这样可以利用PC机对数据进行分析和处理。
[0012]本发明的有益效果是。
[0013]本发明采用PIC16F877单片机为核心，实现阴极保电位的现场采集、显示、存储及与PC机之间可以串行通信的阴极保护电位采集和存储系统；从软硬件两方面着手，采取微功耗系统技术，保证了整个系统的超低功耗。本发明的低功耗数据采集模块(采集器)测量范围为-1V-2.5V，存储空间是512K ;数据存储模块(数据表)的存储空间可达32M。经过现场的测试和实际应用，能够对地埋管道进行有效监测和预警。
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统整体结构框图。
[0015]图2是本发明一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统的采集器数据采集模块流程图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，为本发明一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统整体结构框图。图中包括低功耗数据采集模块(采集器)、数据存储模块(数据表)和数据分析系统(PC机上位软件)三部分组成；其结构要点是:采集器主要负责阴极保护电位的自动采集；数据表主要负责读取采集器的电位数据；数据分析系统主要负责读取数据表的电位数据。在一条管道上，存在成百上千个节点，在每个节点都安装一个采集器，而管道上相邻几个、几十个节点的电位数据则由同一个数据表来管理，数据分析系统通过管理所有数据表中的电位数据，从而实现对管道上所有节点的阴极保护电位进行监控。
[0017]如图2实施例所示，为本发明一种基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统的采集器数据采集模块流程图。其中采集器的MCU平时处于休眠状态，当外部时钟芯片产生中断信号时，唤醒MCU，打开采集器电源电路中的VPP，使采集器电位检测电路有效，之后进行睡眠状态中的A/D转换，然后将采集数据保存至EEPROM中，最后MCU再次进入休眠，等待中断。
【主权项】
1.基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其中包括低功耗数据采集模块(采集器)、数据存储模块(数据表)和数据分析系统(PC机上位软件)三部分组成；其特征在于:采集器主要负责阴极保护电位的自动采集；数据表主要负责读取采集器的电位数据；数据分析系统主要负责读取数据表的电位数据，在一条管道上，存在成百上千个节点，在每个节点都安装一个采集器，而管道上相邻几个、几十个节点的电位数据则由同一个数据表来管理，数据分析系统通过管理所有数据表中的电位数据，从而实现对管道上所有节点的阴极保护电位进行监控。2.根据权利要求1所述的基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其特征在于:所述单片机是采用PIC16F877系列单片机，以其作为核心实现阴极保电位的现场采集、显示、存储及与PC机之间可以串行通信的硬件电路。3.根据权利要求1所述的基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其特征在于:所述低功耗数据采集模块(采集器)电位的检测是通过PIC16F877单片机内置A/D模块进行数据采集，阴极保护电位值的精度由A/D转换器的分辨率决定；采集器内还设置时钟芯片提供采集时间和提供定时中断信号。4.根据权利要求1所述的基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其特征在于:所述数据存储模块(数据表)采用IIC接口读取采集器EEPROM存储器(512K)里的电位信息转至自身的DATAFLASH存储器(32M)。5.根据权利要求1所述的基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统，其特征在于:所述键盘及显示模块实现数据显示和控制，键盘部分控制EEPROM数据读取、DATAFLASH数据存储、时钟校准、定时采集模式切换和RS-232接口通信；RS-232接口实现数据和PC机之间的通信，采用PC机对数据进行分析和处理。
【专利摘要】基于PIC16F系列单片机的阴极保护电位采集和存储系统。本发明具有能够实现对地埋管道进行有效监测和预警采集数据准确、满足了现场应用的要求。其中包括低功耗数据采集模块（采集器）、数据存储模块（数据表）和数据分析系统（PC机上位软件）三部分组成；其结构要点是：采集器主要负责阴极保护电位的自动采集；数据表主要负责读取采集器的电位数据；数据分析系统主要负责读取数据表的电位数据。在一条管道上，存在成百上千个节点，在每个节点都安装一个采集器，而管道上相邻几个、几十个节点的电位数据则由同一个数据表来管理，数据分析系统通过管理所有数据表中的电位数据，从而实现对管道上所有节点的阴极保护电位进行监控。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105487426
【申请号】CN201410475670
【发明人】陶建臣, 王曦玫, 庄静益
【申请人】陶建臣
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月17日