第38卷第2期中國測試Vol 38 No. 22012年3月CHINA MEaSurement TESTMarch 2012乙二醇檢測系統(tǒng)底層系統(tǒng)設(shè)計(jì)曾力,黃劼,楊艷(四川大學(xué)制造學(xué)院,四川成都610065)摘要:管道輸送乙二醇時(shí)需要檢測其是否泄露。釆用液位傳感器測量乙二醇液位,冋時(shí)根據(jù)乙二醇影響空氣溫度和濕度的性質(zhì),輔以溫濕度傳感器測量周圍空氣的溫度和濕度,采用 GSM MODEM進(jìn)行無線傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,采用STC2C5412AD單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)工作準(zhǔn)確可靠,操作方便,對(duì)于檢測具有穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)的液體和氣體具有參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:傳感器;乙二醇泄漏檢測;溫濕度;管道運(yùn)輸;系統(tǒng)休眠中圖分類號(hào):TQ223.162;TM930.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1674-5124(2012)020093-03Design underlying-system software for ethylene glycol detection systemZENG Li, HUaNG Jie, YANG Yan(Manufacturing Science and Engineering School, Sichuan University, Chengdu 610065, China)Abstract: As it conveyed by the tunnel, there needs to check whether it is leaking or not. Inorder to achieve the goal, it should be detected the level of ethylene glycol with level sensorsThen, as the humidity and temperature in air are influenced by ethylene glycol, they should bedetected with corresponding sensors as an auxiliary way. The GSM MODEM is used to exchangedata wirelessly and the microcomputer STC12C5412AD is used as the controller for the systemtal results show that the system is accurate, reliable and convenient with reference valuein detecting some kinds of liquid or gas with stable propertiesKey words: sensor; ethylene glycol-leaking detection; humidity and temperature; tunnel-transportingstem0引言溫濕度的測量采用SHⅣ71型傳感器,該型號(hào)傳乙二醇是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的液體,要直接進(jìn)感器輸出經(jīng)過標(biāo)定的數(shù)字信號(hào),通過C總線與單片行檢測,手段比較復(fù)雜,費(fèi)用較高,目前市面上的傳機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。液位傳感器采用LMP63系列纜式靜感器均難以滿足檢測需求,在無人值守的現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)壓傳感器,測量范圍是0-1m,供電電壓125-36V,起來比較困難。因此,采用測量乙二醇液位的辦法,輸出信號(hào)4-20mA同時(shí)針對(duì)乙二醇吸收水分和對(duì)溫度有影響的性質(zhì),1.2檢測裝置設(shè)計(jì)可以采用檢測乙二醇周圍空氣的溫度和濕度的辦法通常在管道的連接處發(fā)生泄露的幾率大于管道進(jìn)行檢測測量值通過 GSM MODEM實(shí)現(xiàn)傳輸"2。其他部位,因此液位傳感器應(yīng)該安裝在此處。如圖1這種方式免去了鋪設(shè)大量通信電纜的工序,成本低所示,檢測容器與管道的連接處通過漏斗相連,一旦廉,穩(wěn)定性好,可節(jié)約大量人力物力資源。發(fā)生泄露,乙二醇通過漏斗進(jìn)入容器內(nèi)。檢測容器應(yīng)1硬件設(shè)計(jì)該盡量做到密封,防止其他液體進(jìn)入容器影響測1.1硬件選擇量。液位傳感器安裝在檢測容器底部,溫濕度傳感系統(tǒng)控制器采用SrC2C5410AD型單片機(jī),該器 SM MODEM、信號(hào)處理電路安裝在檢測容器壁型號(hào)帶有8路10位精度的ADC上。系統(tǒng)上電之后,首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化,之后系統(tǒng)收稿日期:2011-08-29;收到修改稿日期:2011-11-04處于等待中國煤化工命令或者休眠命作者簡介曾力(982-),男,四川江油市人,碩士研究生,令。如果劃CNMH傳感器和溫濕度專業(yè)方向?yàn)闇y試計(jì)量技術(shù)及儀器。傳感器測量值通過 GSM MODEM送至控制器,處理中國測試2012年3月GSM MODEM閥井MAX232信號(hào)發(fā)送位傳感器SC2c5412AD溫濕度傳感器溫濕度傳感器→cN185電壓檢測模塊檢測容器短信貓,信號(hào)處理電路LM2576電壓LM2576電壓M2576電壓液位傳感器芯片,9V芯片,5V芯片,12V24V電池圖1檢測裝置設(shè)計(jì)太陽能充電器完成之后,通過 GSM MODEM把測量值發(fā)送至操作圖2系統(tǒng)硬件電路員處4。如果發(fā)送休眠指令, GSM MODEM、液位傳感器和溫濕度傳感器斷電,只有控制器處于通電狀系統(tǒng)上電態(tài),系統(tǒng)進(jìn)入休眠。系統(tǒng)初始化1.3硬件電路構(gòu)成如圖2所示,系統(tǒng)采用24V電池供電24V電新指令>YERROR?壓通過LM2576穩(wěn)壓芯片降壓之后可獲得9,12,5V錯(cuò)誤,丟棄電壓,分別給 GSM MODEM液位傳感器、單片機(jī)及有新信息到其外圍器件供電。同時(shí),24,9,12,5V電壓分別送人CMTI?取,提取CN1185電壓檢測芯片進(jìn)行檢測,以獲取當(dāng)前電池電容壓信息。電池電壓低于19V時(shí),太陽能充電器自動(dòng)CMGR已成功讀取給電池充電,同時(shí) GSM MODEM把將電壓過低信息發(fā)送出去。液位傳感器輸出4-20mA模擬量,送入單Y‖已成功發(fā)送片機(jī)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換得到8位數(shù)字量,溫濕度傳感器CMGS?信息直接輸出經(jīng)過標(biāo)定的8位數(shù)字信號(hào)至單片機(jī)。液位值和溫濕度值通過 GSM MODEM發(fā)送出去,實(shí)現(xiàn)數(shù)錯(cuò)誤指令,丟棄據(jù)交互。這里L(fēng)M2576芯片是穩(wěn)壓芯片,通過控制其圖3主程序結(jié)構(gòu)圖使能端來使其停止工作,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)電路的通斷電操作,以達(dá)到節(jié)能的目的。是否為控制命令,是控制命令則提取命令內(nèi)容和發(fā)2軟件設(shè)計(jì)送端電話號(hào)碼,完成后刪除本條信息,不是控制命令,2.1主程序設(shè)計(jì)作為干擾短信處理,刪除信息;返回值是CMGR,代主程序結(jié)構(gòu)圖如圖3所示,上電之后,系統(tǒng)進(jìn)行表 GSM MODEM成功讀取一條短信息,程序返回初始化,之后程序進(jìn)入主循環(huán)?？刂破髟谥餮h(huán)程序返回值是CMGS,代表 GSM MODEM成功發(fā)送短信中等待接收 GSM MODEM傳來的數(shù)據(jù),判斷是否有息,程序返回。新指令到?jīng)]有新指令,返回繼續(xù)等待接收;有新指2.2中斷程序設(shè)計(jì)令則分析指令內(nèi)容,并根據(jù)內(nèi)容作進(jìn)一步處理。在乙二醇輸送過程中,如果采用 GSM MODEM主循環(huán)程序?qū)ε袛?GSM MODEM返回值進(jìn)行連續(xù)發(fā)送測量值的方式,不光提高了通信費(fèi)用,增加判斷,不同的返回值代表的含義如下:返回值是ER電池耗電量,而且對(duì)于乙二醇發(fā)生泄露這種偶然情ROR,代表 GSM MODEM接收指令出錯(cuò),程序返回,況并不適用,只需要間隔一定的時(shí)間發(fā)送一次測量EROR丟棄;返回值是CMT代表 GSM MODEM值便可知道中國煤化工檢測周期,當(dāng)設(shè)接收到新的短倌息等待讀取,此時(shí)調(diào)用讀取指令,讀定的周期時(shí)CNMH(。另外,由于系取并保存 GSM MODEM中的內(nèi)容,同時(shí)判斷該指令統(tǒng)是電池供電,從節(jié)約電池耗電量方面考慮,在沒有第38卷第2期曾力等:乙二醇檢測系統(tǒng)底層系統(tǒng)設(shè)計(jì)95輸送乙二醇時(shí),可使 GSM MODEM、液位傳感器、溫濕度傳感器和其他亠些芯片斷電,使系統(tǒng)處于休眠進(jìn)入中斷狀態(tài)。待休眠一段時(shí)間之后系統(tǒng)蘇醒,開機(jī)4min檢測是否收到控制命令,如果沒有則重新進(jìn)入休眠狀態(tài)定時(shí)時(shí)間單此時(shí)單片機(jī)必須保持供電,以便休眠結(jié)束能夠喚醒斷電的傳感器和芯片。同樣,當(dāng)系統(tǒng)處于檢測狀態(tài)時(shí),使 GSM MODEM和液位傳感器斷電,當(dāng)檢測周要求定時(shí)時(shí)間期時(shí)間到時(shí),給 GSM MODEM通電,發(fā)送測量值因此,系統(tǒng)的程序需要實(shí)現(xiàn) GSM MODEM斷電和通電,設(shè)定定時(shí)周期和休眠周期等功能。系統(tǒng)停止工作假設(shè)中斷時(shí)間為60ms,單片機(jī)每間隔60ms執(zhí)行中斷程序一次。為了達(dá)到需要的定時(shí)周期,可以通過短信麵通電設(shè)定循環(huán)變量的辦法實(shí)現(xiàn)。例如設(shè)定 LOOPL、 LOOPH短信獵通電>短信貓通電傳感器短信作為2個(gè)循環(huán)變量,可實(shí)現(xiàn)一基本定時(shí)單位,然后設(shè)定另一循環(huán)變量TME,TIME為基本定時(shí)單位的倍開機(jī)4min‖采集數(shù)據(jù)數(shù)。如果不能滿足定時(shí)長度,可適當(dāng)增加循環(huán)變量。短信發(fā)送完成短信貓通電需要注意的是, GSM MODEM收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)存在發(fā)送垃圾短信干擾的問題。為了解決這一問題,設(shè)定一個(gè)斷電特殊格式來發(fā)送數(shù)據(jù)。例如,采用 SCZZXXXX55系統(tǒng)進(jìn)入瞬眠周期的格式,其中SCZZ和55是數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭ǜ袷絏XXX為有效數(shù)據(jù),任何非此格式的短信皆作干擾返回主程序短信處理,通過程序直接丟棄。圖4所示為中斷程序流程圖,60ms定時(shí)時(shí)間圖4中斷流程圖到,程序進(jìn)入中斷執(zhí)行程序,首先判斷定時(shí)時(shí)間單3結(jié)束語位是否到,其次判斷要求實(shí)現(xiàn)的定時(shí)時(shí)間是否到。如本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了乙二醇傳輸過程中的無人值守檢果定時(shí)時(shí)間到,下一步接下來就判斷系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài),設(shè)定一變量 SYSSTOP來表示系統(tǒng)工作狀態(tài),如測,經(jīng)濟(jì)適用,性能穩(wěn)定,且采用無線傳輸?shù)姆绞?適果為0則表示系統(tǒng)工作,為1表示系統(tǒng)停止工作。合數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。目前實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段已經(jīng)成功,對(duì)于類似的具有穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)的液體和氣體檢SYSSTOP為1時(shí),系統(tǒng)處于休眠狀態(tài),根據(jù)前面可以知道,此時(shí) GSM MODEM有通電和未通電兩種測具有廣泛的適用性。狀態(tài),因此接下來判斷 GSM MODEM是否通電。沒參考文獻(xiàn)有通電,表示系統(tǒng)的休眠周期結(jié)束,接下來需要給u]朱向慶,陳志雄遠(yuǎn)程分布式溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)測量與控制,2010,18(1):55-57GSM MODEM上電,開機(jī)4min判斷是否有新的控2)劉子龍基于STC單片機(jī)的物流定位終端系統(tǒng)U西華制命令到。如果 GSM MODEM處于通電狀態(tài),表示大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,30(5):73-764min開機(jī)時(shí)間到, GSM MODEM斷電,系統(tǒng)重新進(jìn)[3]曹柏榮馮運(yùn)達(dá)瞿丹霞無線溫濕度測量系統(tǒng)及其應(yīng)用J入休眠狀態(tài)。自動(dòng)化儀表,2005(7):30-31SYSSTOP為0時(shí),系統(tǒng)處于工作狀態(tài),同樣需要4黃世奇,鄭健,陸燕等溫濕度遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)U判斷 GSM MODEM是否通電,設(shè)定 CATSTA表示國外電子測量技術(shù),2004(2):47-58GSM MODEM狀態(tài),為1表示通電,為0則表示斷馮顯英,葛榮雨基于數(shù)字式溫濕度傳感器SHr的溫電。 CATSTA為1時(shí),表示 GSM MODEM已發(fā)送檢濕度測控系統(tǒng)自動(dòng)化儀表,2006(1):29-40[6]翟春艷,岳修正,肖宏,等.基于單片的溫濕度感測系統(tǒng)的測數(shù)據(jù)至操作員處, GSM MODEM和傳感器斷電;實(shí)現(xiàn)門電子設(shè)計(jì)工程,2011(12):4049CATSTA為0時(shí),表示檢測周期時(shí)間到,應(yīng)該給GSM[楊建華劉皓劉文琦,基于 GSM/SMS的分布式測控系統(tǒng)MODEM和傳感器上電、采集和發(fā)送數(shù)據(jù)。但GSM的通中國煤化工3-58MODEM上電之后,在發(fā)送數(shù)據(jù)之前應(yīng)該設(shè)定一段8]婁輝CNMHGn短信開發(fā)電子延時(shí)時(shí)間,使其完成自檢和初始化電器,2006(1):54-69