抽油机井工况监测是石油生产过程中非常重要的环节,可以为油井提高泵效、高效管理提供可靠依据。随着石油工业的迅速发展,传统的人工操作远远不能满足现代化石油生产的要求。将远程监测系统应用于油井工况监测,可以降低工人劳动强度,提高生产效率和油田管理水平。针对目前已有油井工况监测系统存在的不足,本文研制出一种集计算机技术、电子技术和通信技术于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油机井工况远程监测系统。 示功图是常用的用于判断抽油机井工作状况的方法,它是抽油机光杆在作往复运动的一个周期中,光杆相对位移与载荷的对应关系曲线。传统的利用拉线位移传感器获取位移的方式,不能实现长期连续的监测。本系统采用加速度传感器作为冲次传感器,获取每个周期的起始点,再利用拉线位移传感器对一个周期中按时间等分的点的位移进行标定,既解决了拉线位移不能长期连续监测的问题,又保证了位移的精度。 本系统由工况传感器、数据中继单元、数据中心和手持机四部分组成。安装在抽油井上的工况传感器定时获取并存储示功图数据,定时将数据发送到数据中继单元。由数据中继单元将多个工况传感器的示功图数据集中后,通过远程网络传送到数据中心。数据中心实现对所有示功图数据的存储、查询、分析和打印,并可以通过网络实现数据共享。手持机用于对工况传感器进行设置和标定,并可以现场获取示功图。 硬件电路采用低功耗设计方法,使用低电压、低功耗的基于ARM7内核的LPC2138/2148微处理器及微功率无线数传模块,将硬件电路功耗降到最低。采用SD卡作为存储器,增加了数据存储容量和数据可靠性。采用单轴加速度传感器ADXL105作为冲次传感器,具有高精度、低功耗、高可靠性的优点。CDMA模块采用基于CDMA1X数据通信网络的H7710,组成高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络。 软件设计遵循模块化设计思想,既考虑到各模块功能的实现,又兼顾了系统总体的协调性。本系统软件由工况传感器软件、手持机软件、数据中继单元软件及数据中心软件四部分组成。工况传感器软件、手持机软件和数据中继单元软件由ADS集成开发环境编写,并由AXD仿真调试器生成可执行代码,最后通过EasyJTAG仿真器下载到微处理器芯片中。数据中心运行于服务器/客户机工作模式,使用SQL Server数据库。数据中心处理软件由Visual Basic6.0编写,运行于Windows操作系统中。 通讯网络由无线数传网络和CDMA网络组成,工况传感器与数据中继单元组成无线数传网络,采用ISM工作频段,实现近距离无线通讯。数据中继单元作为无线数传网络的中心节点,通过CDMA网络与数据中心通信处理机相联,实现数据的远程传输。 本系统首次利用加速度传感器与拉线位移传感器相结合的方式,实现抽油井工况长期连续监测,提高了整个系统的可靠性;利用ARM单片机作为微处理器,低功耗电路设计,低功耗工作模式,延长了电池的寿命;无线数传网络与CDMA网络相结合,兼具无线数传网络与CDMA网络的优点,降低了整个系统的安装和运行费用;数据中心采用服务器/客户机工作模式,便于用户共享数据。目前该系统的各部分均经过硬件、软件及运行测试,已经在油田试运行。运行结果表明,该系统性能完善,运行可靠,安装及维护简便,取得了较好的效果。
上传时间: 2013-07-12
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随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展,嵌入式系统在各个领域中得到广泛应用。以ARM和以FPGA为核心的嵌入式系统是当前嵌入式研究的热点,而相关研究的开展需要功能强大的开发平台支持,因此基于ARM和FPGA的开发平台设计研究具有重要意义。 本文分别设计了一款基于PXA270的ARM开发平台和一款基于Virtex5的FPGA开发平台,主要针对电源管理、接口设计、板级时序等关键技术进行了研究。在此基础上利用PADS Logic设计工具完成了系统原理图设计,并借助Hyperlynx SI仿真工具,对PCB的板级设计问题进行了分析,实现了平台PCB的可靠设计。最后对平台各模块进行了调试,通过在平台上运行操作系统并加载可执行程序的方法验证了平台整体功能。 本文的特色体现在以下三个方面: (1)结合PXA270处理器内部的电源管理单元和MAX1586A集成电源管理芯片,实现了PXA270开发平台的动态电源管理,有效降低了平台功耗; (2)平台实现了FF/BT/STUART、USB Host/Client、SD/MMC、AC'97、LCD和扩展VGA、PCMCIA/CF等多种接口,具有良好的开发灵活性和通用性; (3)对开发平台PCB板级走线中可能出现的反射、串扰、时序冲突等问题进行评估,给出了布线约束方案,使系统可靠性得到有效提高。
上传时间: 2013-07-06
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本文在结合全球卫星定位系统(GPS)和通用分组无线业务(GPRS)的基础之上,利用嵌入式开发技术,采用ARM9为核心,设计开发了一个基于ARM和Linux的功能强大的车载监控终端。嵌入式车载监控终端是车载监控系统的重要组成部分。车载监控终端主要由GPS定位模块、ARM监控终端和GPRS通讯模块构成。GPS定位模块主要是接收来自定位卫星的GPS信号,传送给ARM监控终端,监控终端对数据解析后将位置信息与电子地图匹配显示在监控终端的LCD屏上,并定时通过GPRS模块向后台监控中心发送GPS定位数据实现实时监控,同时GPRS模块也接收从后台监控中心发来的指令,通过解析从而控制车载终端本地工作实现特定的功能。本文首先对车载监控系统的组成、功能以及关键技术进行了分析;然后阐述了车载监控终端硬件设计及实现方法;最后完成了车载监控终端的应用软件的设计及实现。软件上采用模块化结构、多线程编程和Socket编程技术,实现了多通道高速数据获取。 实验结果证明,基于ARM和Linux的车载监控终端定位精度高,实时性好,数据传输及时可靠,实现了监控的基本功能,可以满足实用化要求。
上传时间: 2013-06-17
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嵌入式系统广泛应用于各种智能控制器中,目前国外高端绣花机控制器主要采用高性能嵌入式微处理器,而国内绣花机控制器仍以单片机为主,存在绣花色泽单调,数据处理能力欠佳,缺乏图形控制界面等不足。本文在分析了绣花机的结构和功能的基础上,研制了基于Linux-2.6的嵌入式绣花机控制器,论文的主要工作和成果如下: (1)设计并实现了基于嵌入式微处理器的绣花机控制器开发平台,建立宿主机开发环境,制作了针对Linux-2.6的交叉编译器,实现了宿主机和目标机之间的数据传输,设计了基于双口RAM的双处理器通信接口。 (2)深入研究了嵌入式系统的引导装载程序vivi、Linux-2.6内核和根文件系统,成功移植了基于S3C2410硬件平台的vivi、嵌入式Linux-2.6操作系统和cramfs根文件系统,系统运行稳定可靠。 (3)对Linux-2.6内核设备驱动程序进行了分析和研究,在设备驱动程序开发原理的基础上,设计了基于Linux-2.6内核的IIC键盘驱动程序和双处理器通信接口驱动程序。 (4)深入分析了三种主流绣花机花样文件存储格式和解码方法,采用MiniGUI图形系统,设计实现了绣花机控制器的图形控制界面。
上传时间: 2013-07-01
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自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式,但有线难以满足自动气象站成本,维护,效率要求,随着通用分线无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟,因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象,以操作系统,计算机体系结构,编译原理,数据结构,软件工程等理论为基础,构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器,Linux为操作系统,应用程序进行数据收集,分析,处理,存储,并通过GPRS进行数据传输等功能,并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARMATMEL9263为硬件核心,以BENQ M23为GPRS模块,在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题,的公网固定IP方式组网方案,实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台,在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件,实现终端和上位机的连接,很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。 课题通过具体实验测试,各项性能指标已达到设计要求,成功地实现了远距离气象数据传输,为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。
上传时间: 2013-07-01
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嵌入式计算机在工程上越来越得到普遍应用,而标准的PC机键盘则因不适应工业环境受到了限制,我们希望有定义灵活、工作可靠的键盘,产生了设计自己专用的键盘和键盘接口的想法。在《单片机与嵌入式系统应用》200
上传时间: 2013-05-16
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本文介绍为住宅小区的典型污水处理系统配置的一种自控装置。它由触摸屏和PLC等元件组成,取代传统的继电接触器控制装置。具有简单,方便,可靠等特点。文章在简述小型污水处理系统的基础上,论述了该自控装置的结
上传时间: 2013-05-18
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自1887年美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯以来,电梯作为一种垂直运动的升降设备,已日益成为人们生活中一项不可缺少的生活工具。随着经济的发展,高层建筑的不断涌现,电梯的功能与种类也随之而多样化,同时也对电梯的稳定性、安全性、舒适性、运行效率提出了更高的要求。 电梯控制系统是电梯技术的核心,它将电梯的各机械部件有机的组合起来,实现了电梯复杂的功能与稳定有效的运行。随着电子技术日新月异的发展,电梯控制系统经历了继电器控制、可编程逻辑控制(PLC)、智能微机控制的发展历程。本文在总结了当前电梯控制系统的基础上,设计了一套基于ARM技术与工业现场总线CAN(控制器局域网)的嵌入式集选型电梯控制系统。该控制系统采用变频变压调速方式,可与多款变频器相结合,并可匹配有齿轮曳引机和无齿轮永磁同步曳引机,适用于最高楼层为64层、4m/s以下电梯控制。该控制系统目前已成功应用在某电梯生厂家的国内、南非等电梯项目中。 论文阐述了本电梯控制系统的控制策略,详细介绍了以ARM7芯片LPC2378为核心的电梯主控制器的硬件结构及其软件设计。曳引机的速度控制是电梯控制技术的关键,因此为提高电梯运行时的舒适感与运行效率,文中建立了电梯运行速度曲线的数学模型,提出了根据设定时间参数与楼层间距自动生成速度曲线的计算方法。为优化电梯起动时的舒适感,论文还讨论了模糊控制技术在负载补偿中的应用。此外,本文在深入阐述CANOPEN协议原理的基础上,完成了基于CANOPEN的应用层协议设计,实现了电梯控制系统各控制器(主控制器、楼层控制器、轿厢控制器)之间实时、可靠的通信。
上传时间: 2013-07-20
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进入二十一世纪以来,随着我国经济、社会、文化各方面快速发展,人民生活节奏日益加快,远程互动交流要求不断提高。网络化生活方式真正进入到平常百姓家。为适应社会的持续高速发展,必须广泛开发应用网络化、信息化的工作生活产品,满足社会市场需求。本课题就是面向当前网络迅速普及形势下的家庭远程监控市场,采用高集成度、微功耗、低成本的设计思路,构建实时性、网络化、数字化嵌入式家用远程监控系统,以适应普通家庭远程安全维护需求,提高中低收入群体的生活质量和生活安全性。 嵌入式网络视频监控系统是建立在ARM9和WindowsCE平台上的一套完整视频处理传输系统。它主要由S3C2410嵌入式硬件平台、WindowsCE5.0嵌入式操作系统、摄像头驱动采集模块、网络收发模块和编解码模块五大部分组成。本文首先对嵌入式网络监控系统进行了总体设计,根据成本和市场需求,完成功能元件和软件平台选型。在硬件选择上使用了市场上得到广泛认可的S3C2410、CS8900A网络控制器、SDRAM、NANDFASH存储器、摄像头芯片,即满足功能需求又控制成本,同时保证相互兼容和工作稳定性;软件平台选择兼顾市场认同度和软件兼容性,同时考虑到开发的复杂程度,选择了同属微软旗下、类似WindowsXP的WindowsCE软件环境。这样主要软件开发工作便可以使用WindowsXP下的开发工具完成。这一选择符合市场主流用户对微软的认同,也节约了学习和建立Linux交叉编译环境的精力和时间。 硬件平台搭建后使用ADS1.2进行调试,操作系统使用PlatformBuilder进行定制,驱动、采集、编码及发送模块在EVC4.0下开发,接收、解码和显示模块用VC++6.0开发。为保证软硬件兼容性,软件调试很少使用Emulator虚拟机,而使用JTAG、串口、USB口、交叉线建立硬件连接后进行实机调试。针对本课题主要软件模块WindowsXP下开发、WindowsCE下调试的情况,由于两操作系统不能直接兼容,需建立平台间同步和交互。实验中使用了MSASYNC.exe等外围软件以及VGA控制器、USB扩展等外围硬件模块以实现快速实验,由此也造成实验设备和过程比最终产品复杂很多的情况。最终产品将把软硬件环境剪裁到满足功能的最小规模,仅预留排线接口用于升级,以实现低成本、微功耗、高集成度的设计要求。 系统的软硬件测试表明:该系统安装使用方便,运行稳定可靠,普通网络情况下可提供家用实时性,达到了预期设计目的和要求。为下一步的改进和完善建立起基础平台,并提供了主要功能。
上传时间: 2013-07-08
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集中抄表系统是一个集现代化管理、计算机应用、现代通讯技术、自动控制、信息等多学科技术于一体,实现电力营销监控、电力营销管理、营业抄收、数据采集和网络连接等多种功能的一个完整的系统。 本文设计了基于GPRS与ARM技术的集抄系统,充分利用GPRS通信实时在线、按流量计费、高速传输的优点。本系统采用的是华为的GTM900-B模块,适用于小数据量传送的场合,用户无需实现PPP协议也可实现数据传输功能。基于GPRS与ARM的集中抄表系统包含三个主要的组成部分:基于.NET平台的系统管理中心(主站),基于GPRS的通信网络和基于ARM平台的终端系统。系统管理中心负责系统数据的采集、存储和分析等功能;终端系统实现远程用电设备的信息采集和控制;通信网络则在管理中心和终端系统间建立数据传输链路。基于GPRS与ARM的集中抄表系统丰富了以往系统原有的应用功能,提升了集中抄表系统的综合性能。 经过测试,本系统能够顺利的进行拨号,与主站进行正常的数据发送和接收,能正常的对电表数据进行采集和上位机管理命令下发,达到了预期的效果和设计要求。本系统已经在湖北石首,黄冈,黄石,十堰和湖南部分县、市有一定规模的应用。在石首地区复杂的供电环境下,20个台区所有电表的数据都能按时正确的收集到主站,终端也能正常响应主站下发的命令,实现设计的功能,证明了本系统运行稳定可靠,有利于配电网络运行的安全性和经济性管理,对加强用电管理和提高电网供电质量起到了积极的作用。
上传时间: 2013-06-29
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