一种燃油流量液位监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种燃油流量液位监控系统，液位计通过放大电路与DTU数据终端连接，DTU数据终端与3G/4G路由器无线连接，3G/4G路由器与计算机连接，放大电路和DTU数据终端安装在远传控制柜中；放大电路包括按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、MCU主控单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元、可控输出信号单元、开关量输出单元。效果是：可适应现场恶劣的使用环境，解析数据不再出现乱码，确保了传输信号的稳定性，从而进一步确保了燃油流量液位监控系统计算的精准度，以及计算的燃油量和补充量的数据准确性。
【专利说明】
一种燃油流量液位监控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种燃油流量液位监控系统，用于燃油箱液位的计量监控。
【背景技术】
[0002]现阶段油田联合站的燃油箱《燃油箱:给油田内加热炉提供燃料油使用的容积箱体》都是根据液位计液位值高低变化情况，人工记录后，通过公式计算每次使用燃油量，以及根据每次装油的补充量，人工计算后，通过报表形式一个小时记录一次。
[0003]现场应用问题与隐患:
[0004]1.人工观察刻度容易造成记录的液位值偏差，液位计偏差造成计算燃油量的数据不准确。
[0005]2.一个小时记录一次液位值在计后录入工作量庞大。
[0006]3.需要手动绘制数据曲线。
[0007]4.每次拉油后装油过程如果计量失误造成国有资产流失。
[0008]5.人工抄录数据在查询历史数据时选翻查报表手册，工作繁琐。
[0009]鉴于现有技术的现状，开发一套燃油流量液位监控系统，实现燃油流量液位的自动监控是非常必要的。
[0010]在实际测试过程中，由于现场带有AC220V交流电以及其他容易产生干扰的设备，造成数据在通过4_20ma信号转换成rs485信号时，通过串口读取数据发现数据出现乱码情况，进一步证明现场干扰源较多，无法保证数据正常解析。
[0011]数据计算的准确性取决于信号传输的稳定性，目前未经过特殊处理的普通电路，无法保证在现场恶劣条件下信号传输的稳定性，及其容易收到干扰信号，影响燃油流量液位监控系统计算的精准度。
【发明内容】
[0012]鉴于现有技术存在的状况，本实用新型提供了一种燃油流量液位监控系统。该系统中的电路以及放大电路，是根据现场实际情况进行分析后进行有针对性的开发，确保了4-20MA电流信号在转换成RS485信号后，数据的稳定性，从根本上解决了未开发前出现的乱码情况，保证了液位值数值的准确性，实现了燃油流量液位的自动监控。
[0013]本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是:一种燃油流量液位监控系统，包括液位计、DTU数据终端、3G/4G路由器、计算机，其特征在于:还包括放大电路，所述液位计通过放大电路与DTU数据终端连接，所述DTU数据终端与3G/4G路由器无线连接，所述3G/4G路由器与计算机连接，放大电路和DTU数据终端安装在远传控制柜中；
[0014]所述放大电路包括按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、MCU主控单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元、可控输出信号单元、开关量输出单元，所述M⑶主控单元分别与按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元鸣、可控输出信号单元、开关量输出单元连接。
[0015]本实用新型的有益效果是:系统电路及放大电路的设计，可适应现场恶劣的使用环境，符合现场情况，解析数据不再出现乱码，与现场安装的液位计数值对比完全一致，确保了传输信号的稳定性，从而进一步确保了燃油流量液位监控系统计算的精准度，以及计算的燃油量和补充量的数据准确性。
[0016]燃油流量液位监控系统中的放大电路的设计，有效的解决了通常工业产品中抗干扰能力差，信号传送不稳定，以及野外环境使用寿命过短的不稳定因素。
[0017]燃油流量液位监控系统，可实现自动录取数据，降低了现场人工取值计算的误差率，减少人工记录计算的工作强度。
[0018]燃油流量液位监控系统可以自动绘制数据曲线，可以实现历史数据查询，方便用户对历史资料查询。
[0019]燃油流量液位监控系统有效监管燃油箱消耗补充的真实数值，保证国有资产不会造成流失。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的系统连接框图；
[0021 ]图2为本实用新型放大电路的连接框图；
[0022]图3为本实用新型M⑶主控单元的电路图；
[0023]图4为本实用新型电源变换单元的电路图；
[0024]图5为本实用新型按键输入单元的电路图；
[0025]图6为本实用新型温度传感输入单元的电路图；
[0026]图7为本实用新型天文时钟电路的电路图；
[0027]图8为本实用新型数据驱动单元的电路图；
[0028]图9为本实用新型信号过零采集单元的电路图；
[0029]图10为本实用新型LED数显单元的电路图；
[0030]图11为本实用新型声音报警单元的电路图；
[0031]图12为本实用新型可控输出信号单元的电路图；
[0032]图13为本实用新型开关量输出单元的电路图。
【具体实施方式】
[0033]如图1至图13所示，一种燃油流量液位监控系统，包括液位计、DTU数据终端、3G/4G路由器、计算机，还包括放大电路，液位计通过放大电路与DTU数据终端连接，DTU数据终端与3G/4G路由器无线连接，3G/4G路由器与计算机连接，放大电路和DTU数据终端安装在远传控制柜中。
[0034]放大电路包括按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、MCU主控单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元、可控输出信号单元、开关量输出单元，M⑶主控单元分别与按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元鸣、可控输出信号单元、开关量输出单元连接。
[0035]放大电路的具体连接为:
[0036]M⑶主控单元的单片机U2的10脚依次通过电阻R19、发光二极管D6接电源VDD，6脚和29脚分别接电容C2的一端、接口 J2的3脚及地，7脚和28脚分别接电容C2的另一端、电源VDD、接口 J2的2脚，18脚分别接电容C42、电阻Rl3的一端，电容C42的另一端接地，电阻Rl 3的另一端接电源VDD，所述单片机U2的型号为PIC16F1937-QFP。
[0037]电源变换单元的变压器Tl初级线圈I脚接电源L，5脚接电源N，变压器Tl次级线圈7脚接电源模块DMl的I脚AC，9脚接电源模块DMl的3脚AC，电源模块DMl的2脚V+分别接电容C12的正极、二极管D22的正极、电容C14、电阻R44的一端，二极管D22的负极接+12V电源，电源模块DMl的4脚V-分别接电容Cl 2的负极、电容C14的另一端、电阻R46、电容Cl 5、电阻R47的一端及地，电阻R44的另一端分别接电阻R46、电容Cl5的另一端、电阻R45的一端，电阻R45的另一端接MCU主控单元的单片机U2的21脚，稳压电路UO的I脚接+12V电源，3脚接分别接电容Cl 3的正极、电容Cl 3的一端及电源VDD，稳压电路UO的2脚、电容Cl 3的负极、电容Cl 3的另一端分别接地;稳压电路UO的型号为7805，电源模块DMl型号为…..补充。
[0038]按键输入单元的电阻Rl、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl I电阻Rl 2串联，电阻Rl的一端接电源VDD，电阻Rl的另一端接M⑶主控单元单片机U2的20脚并通过按键S2接地，电阻R2电阻R3的串联端通过按键S5接地，电阻R3电阻R4的串联端通过按键S8接地，电阻R4、电阻R5的串联端通过按键S1接地，电阻R5、电阻R6的串联端通过按键SI接地，电阻R6、电阻R7的串联端通过按键S3接地，电阻R7、电阻R8的串联端通过按键S6接地，电阻R8、电阻R9的串联端通过按键S9接地，电阻R9、电阻RlO的串联端通过按键S11接地，电阻RlO、电阻Rl I的串联端通过按键S4接地，电阻Rl 1、电阻Rl2的串联端通过按键S7接地，电阻Rl2的另一端接地;温度传感输入单元的接口 Jl的I脚接电源VDD，2脚分别接电容Cl的一端、电阻R34、电阻R18的一端，电容Cl、电阻R34的另一端接地，电阻Rl 8的另一端接MCU主控单元单片机U2的19脚。
[0039]天文时钟电路的时钟模块U3的I脚通过电阻R38接地，2脚和3脚并联晶振Yl，2脚通过电容C5接地，3脚通过电容C6接地，4脚接地，5脚分别接电阻R37的一端及M⑶主控单元单片机U2的26脚，6脚分别接电阻R36的一端及M⑶主控单元单片机U2的14脚，7脚分别接电阻R35的一端及M⑶主控单元单片机U2的15脚，电阻R37、电阻R36、电阻R35的另一端接电源VDD，8脚通过电池BTI接地，时钟模块U3的型号为DS1302。
[0040]数据驱动单元的触发器U5A的I脚依次通过电阻R20、发光二极管D7接电源VDD，2脚依次通过电阻R23、发光二极管Dl 5接电源VDD，触发器U5B的3脚依次通过电阻R24、发光二极管D16接电源VDD，4脚依次通过电阻R25、发光二极管DlO接电源VDD，触发器U5C的5脚依次通过电阻R26、发光二极管D17接电源VDD，6脚依次通过电阻R27、发光二极管Dll接电源VDD，触发器U5D的9脚依次通过电阻R28、发光二极管D18接电源VDD，8脚依次通过电阻R29、发光二极管D12接电源VDD，触发器U5A的I脚接M⑶主控单元单片机U2的22脚，触发器U5B的3脚接M⑶主控单元单片机U2的32脚，触发器U5C的5脚接M⑶主控单元单片机U2的24脚，发光二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D13的正极分别接电源VDD，发光二极管D8的负极通过电阻R21接MCU主控单元单片机U2的40脚，发光二极管D9的负极通过电阻R22接MCU主控单元单片机U2的39脚，发光二极管D13的负极通过电阻R30接M⑶主控单元单片机U2的38脚;寄存器U4的8脚、13脚接地，1脚、16脚接电源VDD，11脚接M⑶主控单元单片机U2的37脚，12脚接M⑶主控单元单片机U2的36脚，14脚接M⑶主控单元单片机U2的35脚，寄存器U4的型号为:74HC595，触发器U5A、触发器U5B、触发器U5C、触发器U5D的型号均为74HC14。
[0041 ]信号过零采集单元的整流桥D19的I脚AC与电源接口 U6的2脚连接，3脚AC与电源接口 U6的I脚连接，2脚通过电阻R41与光电耦合器D20的二极管正极连接，4脚与光电耦合器D20的二极管负极连接，光电耦合器D20光晶体管的集电极分别接电阻R14、电容C9的一端及触发器U5E的11脚，电阻Rl4的另一端接电源VDD，光电耦合器D20光晶体管的发射极分别电容C9的另一端及触发器U5F的7脚及地，触发器U5E的10脚、触发器U5F的13脚相接并通过电阻Rl 5分别与电阻Rl 6的一端及电源VDD连接，电阻Rl 6的另一端接触发器U5F的7脚、MCU主控单元单片机U2的8脚，触发器U5F的14脚接电源VDD，触发器U5E、触发器U5F的型号均为74HC14。
[0042] LED数显单元包括数显单元D0、数显单元Dl、数显单元D2、数显单元D3、数显单元D4，数个数显单元的I脚分别接数据驱动单元寄存器U4的2脚，数个数显单元的2脚分别接数据驱动单元寄存器U4的7脚，数个数显单元的3脚分别接数据驱动单元寄存器U4的4脚，数个数显单元的4脚分别接数据驱动单元寄存器U4的3脚，数个数显单元的5脚分别接数据驱动单元寄存器U4的6脚，数个数显单元的9脚分别接数据驱动单元寄存器U4的I脚，数个数显单元的10脚分别接数据驱动单元寄存器U4的15脚，数个数显单元的7脚分别接MCU主控单元单片机U2的2脚，数个数显单元的8脚分别接MCU主控单元单片机U2的I脚。
[0043 ]声音报警单元的三极管QI的集电极接蜂鸣器UI的2脚，蜂鸣器UI的I脚接电源VDD，三极管Ql的发射极接地，基极通过电阻R17接MCU主控单元单片机U2的25脚。
[0044]可控输出信号单元的可控硅驱动器U7的6脚通过电阻R42分别接电容Cl 1、电阻R43的一端，电阻R43的另一端分别接晶闸管Q3的2脚及电源L，电容Cll的另一端分别接晶闸管Q3的I脚及接口 J4的I脚，可控硅驱动器U7的4脚接晶闸管03的3脚，可控硅驱动器U7的2脚接地，I脚通过电阻R32接MCU主控单元单片机U2的11脚。
[0045]开关量输出单元的三极管Q2的集电极分别接继电器Kl的3脚、二极管D21的正极，二极管D21的负极接继电器Kl的4脚及+12V，三极管Q2的发射极接地并通过电容ClO接三极管Q2的基极及电阻R33的一端，电阻R33的另一端接MCU主控单元单片机U2的27脚。
[0046]工作原理:
[0047]1.液位值通过浮球液位计的电流信号，接入到RTU远传控制柜，控制柜内的转换模块中的放大电路经过处理后，转换成RS485通讯信号进入到远传控制柜中的DTU数据终端，通过GPRS、3G、4G网络，将液位值数据传送到计算机中心3G/4G路由器中。
[0048]2.计算机将3G/4G路由器接收到的液位数据进行解析，通过液位值以及固定的容积值计算出瞬时流量以及累计流量。
[0049]3.放大电路的工作原理如下:主控单元的单片机为PIC16F1937;电源为220V转5V，为系统提供5V/1000mA的电流;放大电路上电后首先检测按键、信号输入点，判断是否正常，如果正常，进行采集换算；如果不正常声音报警单元报警;温度单元提供了现场温度的数据，用来判断放大电路工作的环境，如果现场温度过高或过低，声音报警单元报警;按键输入单元是用来设置人机交互数据的，如:时间，温度上下限，信号放大调整比例，信号零点，报警时间等等参数，这些参数都可以通过LED数显单元呈现给用户。放大电路还有数据驱动单元，为系统提供二次开发;开关量输出单元为放大电路提供了I/O输出，可以通过节点远程控制设备，如灯光、语音等;放大电路的可控单元为用户提供了过零输出点，更好的解决信号干扰问题。
【主权项】
1.一种燃油流量液位监控系统，包括液位计、DTU数据终端、3G/4G路由器、计算机，其特征在于:还包括放大电路，所述液位计通过放大电路与DTU数据终端连接，所述DTU数据终端与3G/4G路由器无线连接，所述3G/4G路由器与计算机连接，放大电路和DTU数据终端安装在远传控制柜中； 所述放大电路包括按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、MCU主控单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元、可控输出信号单元、开关量输出单元，所述MCU主控单元分别与按键输入单元、温度传感输入单元、天文时钟电路、电源变换单元、信号过零采集单元、LED数显单元、数据驱动单元、声音报警单元鸣、可控输出信号单元、开关量输出单元连接。2.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述MCU主控单元的单片机U2的10脚依次通过电阻R19、发光二极管D6接电源VDD，6脚和29脚分别接电容C2的一端、接口 J2的3脚及地，7脚和28脚分别接电容C2的另一端、电源VDD、接口 J2的2脚，18脚分别接电容C42、电阻Rl 3的一端，电容C42的另一端接地，电阻Rl 3的另一端接电源VDD，所述单片机U2的型号为PIC16F1937-QFP。3.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述电源变换单元的变压器TI初级线圈I脚接电源L，5脚接电源N，变压器TI次级线圈7脚接电源模块DMl的I脚AC，9脚接电源模块DMl的3脚AC，电源模块DMl的2脚V+分别接电容Cl 2的正极、二极管D22的正极、电容C14、电阻R44的一端，二极管D22的负极接+12V电源，电源模块DMl的4脚V-分别接电容C12的负极、电容C14的另一端、电阻R46、电容C15、电阻R47的一端及地，电阻R44的另一端分别接电阻R46、电容C15的另一端、电阻R45的一端，电阻R45的另一端接M⑶主控单元的单片机U2的21脚，稳压电路UO的I脚接+12V电源，3脚接分别接电容Cl 3的正极、电容Cl 3的一端及电源VDD，稳压电路UO的2脚、电容Cl 3的负极、电容Cl 3的另一端分别接地;稳压电路UO的型号为7805，电源模块DMl型号LM220-12。4.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述按键输入单元的电阻Rl、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl I电阻Rl 2串联，电阻Rl的一端接电源VDD，电阻Rl的另一端接M⑶主控单元单片机U2的20脚并通过按键S2接地，电阻R2电阻R3的串联端通过按键S5接地，电阻R3电阻R4的串联端通过按键S8接地，电阻R4、电阻R5的串联端通过按键SI O接地，电阻R5、电阻R6的串联端通过按键SI接地，电阻R6、电阻R7的串联端通过按键S3接地，电阻R7、电阻R8的串联端通过按键S6接地，电阻R8、电阻R9的串联端通过按键S9接地，电阻R9、电阻Rl O的串联端通过按键S11接地，电阻Rl0、电阻Rl I的串联端通过按键S4接地，电阻Rl 1、电阻Rl2的串联端通过按键S7接地，电阻Rl 2的另一端接地； 所述温度传感输入单元的接口 Jl的I脚接电源VDD，2脚分别接电容Cl的一端、电阻R34、电阻R18的一端，电容Cl、电阻R34的另一端接地，电阻R18的另一端接MCU主控单元单片机U2的19脚。5.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述天文时钟电路的时钟模块U3的I脚通过电阻R38接地，2脚和3脚并联晶振Yl，2脚通过电容C5接地，3脚通过电容C6接地，4脚接地，5脚分别接电阻R37的一端及M⑶主控单元单片机U2的26脚，6脚分别接电阻R36的一端及M⑶主控单元单片机U2的14脚，7脚分别接电阻R35的一端及M⑶主控单元单片机U2的15脚，电阻R37、电阻R36、电阻R35的另一端接电源VDD，8脚通过电池BTl接地，时钟模块U3的型号为DS1302。6.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述数据驱动单元的触发器U5A的I脚依次通过电阻R20、发光二极管D7接电源VDD，2脚依次通过电阻R23、发光二极管D15接电源VDD，触发器U5B的3脚依次通过电阻R24、发光二极管D16接电源VDD，4脚依次通过电阻R25、发光二极管DlO接电源VDD，触发器U5C的5脚依次通过电阻R26、发光二极管D17接电源VDD，6脚依次通过电阻R27、发光二极管Dll接电源VDD，触发器U?的9脚依次通过电阻R28、发光二极管D18接电源VDD，8脚依次通过电阻R29、发光二极管D12接电源VDD，触发器U5A的I脚接MCU主控单元单片机U2的22脚，触发器U5B的3脚接MCU主控单元单片机U2的32脚，触发器U5C的5脚接MCU主控单元单片机U2的24脚，发光二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D13的正极分别接电源VDD，发光二极管D8的负极通过电阻R21接M⑶主控单元单片机U2的40脚，发光二极管D9的负极通过电阻R22接M⑶主控单元单片机U2的39脚，发光二极管D13的负极通过电阻R30接MCU主控单元单片机U2的38脚； 寄存器U4的8脚、13脚接地，10脚、16脚接电源VDD，11脚接M⑶主控单元单片机U2的37脚，12脚接MCU主控单元单片机U2的36脚，14脚接M⑶主控单元单片机U2的35脚，寄存器U4的型号为:74HC595，触发器U5A、触发器U5B、触发器U5C、触发器U5D的型号均为74HC14; 所述信号过零采集单元的整流桥D19的I脚AC与电源接口 U6的2脚连接，3脚AC与电源接口 U6的I脚连接，2脚通过电阻R41与光电耦合器D20的二极管正极连接，4脚与光电耦合器D20的二极管负极连接，光电耦合器D20光晶体管的集电极分别接电阻R14、电容C9的一端及触发器U5E的11脚，电阻Rl4的另一端接电源VDD，光电耦合器D20光晶体管的发射极分别电容C9的另一端及触发器U5F的7脚及地，触发器U5E的10脚、触发器U5F的13脚相接并通过电阻Rl 5分别与电阻Rl 6的一端及电源VDD连接，电阻Rl 6的另一端接触发器U5F的7脚、MCU主控单元单片机U2的8脚，触发器U5F的14脚接电源VDD，触发器U5E、触发器U5F的型号均为74HC14。7.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述LED数显单元包括数显单元D0、数显单元Dl、数显单元D2、数显单元D3、数显单元D4，数个数显单元的I脚分别接数据驱动单元寄存器U4的2脚，数个数显单元的2脚分别接数据驱动单元寄存器U4的7脚，数个数显单元的3脚分别接数据驱动单元寄存器U4的4脚，数个数显单元的4脚分别接数据驱动单元寄存器U4的3脚，数个数显单元的5脚分别接数据驱动单元寄存器U4的6脚，数个数显单元的9脚分别接数据驱动单元寄存器U4的I脚，数个数显单元的10脚分别接数据驱动单元寄存器U4的15脚，数个数显单元的7脚分别接MCU主控单元单片机U2的2脚，数个数显单元的8脚分别接MCU主控单元单片机U2的I脚； 所述声音报警单元的三极管Ql的集电极接蜂鸣器Ul的2脚，蜂鸣器Ul的I脚接电源VDD，三极管Ql的发射极接地，基极通过电阻R17接MCU主控单元单片机U2的25脚。8.根据权利要求1所述的一种燃油流量液位监控系统，其特征在于:所述可控输出信号单元的可控硅驱动器U7的6脚通过电阻R42分别接电容C11、电阻R43的一端，电阻R43的另一端分别接晶闸管Q3的2脚及电源L，电容Cll的另一端分别接晶闸管Q3的I脚及接口 J4的I脚，可控硅驱动器U7的4脚接晶闸管03的3脚，可控硅驱动器U7的2脚接地，I脚通过电阻R32接MCU主控单元单片机U2的11脚； 所述开关量输出单元的三极管Q2的集电极分别接继电器KI的3脚、二极管D21的正极，二极管D21的负极接继电器Kl的4脚及+12V，三极管Q2的发射极接地并通过电容ClO接三极管Q2的基极及电阻R33的一端，电阻R33的另一端接MCU主控单元单片机U2的27脚。
【文档编号】G05B19/042GK205608470SQ201620444545
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】刘涛, 任铁成, 邹涛, 丁淑娟, 赵启昌, 王明佺
【申请人】天津凡尔赫科技发展有限公司