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4G远传智能压力仪表设计方案

发布时间:2021-12-20人气:13

近年来,随着我国经济和社会的发展,将传统的机械式压力表改造成智能压力表,使其具有数字显示功能,过压报警功能,4G远传功能,云平台管理功能,是一种很有现实意义的尝试因此,输水管道压力系统正常、安全、高效的运行对于国民经济和社会的健康发展有着极为重要的意义。

鉴于传统机械式压力表测量参数单一,度低,自动化程度不高,维修管理困难的情况,研制一款新型高效、多功能智能压力仪表就显得十分必要。本文设计的智能压力仪表不但能够准确测量输水管道压力详细记录压力报警值,而且能够实时将压力通过4G传输至云平台。文章接下来从硬件和软件两个方面介绍该智能压力表的研制方法。

 

1 系统的总体设计及工作原理

本系统的总流程如图一所示,智能压力仪表通过采集管道压力数据,将数据通过4G网络传输至云平台,云平台可以将数据推送至第三方平台,实时监测压力值,和压力报警推送。从而达到集中管理的目的。

      

图一

智能压力表云平台

本文压力主要采用平膜压力传感器图二),该传感器是工业实践中常用的一种压力传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及石油管道、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道送风、锅炉负压等众多行业。平膜压力传感器弹性体采用进口材质、膜片隔离工艺、测试头无引压孔,测量过程中不存在粘稠介质堵塞的情况,一体化结构设计,适用于化工涂料、油漆、泥浆、沥青、原油等粘稠介质的压力测量与控制。平膜压力传感器的工作原理是介质压力直接作用在传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。


图二

  本文采用STM32F0 ARM作为主处理芯片、A7600C1-LNSE芯片作为外围模块扩展的总体设计方案。STM32F0 系列产品基于超低功耗的 ARM Cortex-M0 处理器内核,整合增强的技术和功能,瞄准超低成本预算的应用。该系列微控制器缩短了采用 8 位和 16 位微控制器的设备与采用 32 位微控制器的设备之间的性能差距,能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。ARM处理器主要用于压力检测、报警、4G模块控制等外围电路。其中,显示模块采用高清晰LCD,四行显示界面,使面板更加美观;无线4G通讯协议,能够方便的实现与上位机的数据交换,实现智能化抄表,并且输入输出采用光耦隔离,有效地减少干扰,简化了电路设计,提高了性能和可靠性。

  主电路用来存储数据、程序,并进行一系列运算处理,它由A7600C1-LNSE处理器及STM32F0处理器、SDRAMFRAMFLASHI/O接口和定时/计数电路等芯片组成。键盘及LCD显示部分则构成人机交互的桥梁,4G通讯来实现仪表与外部的数据交换功能。


3-1 智能压力表的系统框图


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