專利名稱：一種液位數(shù)據(jù)自動采集裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本技術(shù)涉及電子測量領域，特別涉及對液體儲存罐的液位、不同品質(zhì)液體的界面、溫度的測量數(shù)據(jù)的采集裝置，具體地講就是一種液位數(shù)據(jù)自動采集裝置。
背景技術(shù)：
目前，對加油站和油庫及其它液體儲存罐等進行管理時，通常采用人工投尺檢測，打開油罐將尺子或溫度計插入液體中，直接進行測量數(shù)據(jù)，包括液位高度、溫度等。由于人工操作，測量儀器非常簡單，記錄的數(shù)據(jù)不精確并且沒有實時性；另外很多液體具有易燃、有毒或有害的性質(zhì)，打開油罐容易產(chǎn)生燃燒爆炸，使測量充滿危險，從環(huán)保角度看，打開油罐釋放出的有毒有害氣體會污染環(huán)境。隨著信息化技術(shù)的進步，需要對加油站和油庫及其他液體儲存罐等相關領域數(shù)據(jù)的采集做到密封、環(huán)保，安全、實時、方便、直接、直觀，可以保護環(huán)境、防止燃燒爆炸等意外事件發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種液位數(shù)據(jù)采集裝置，專門采集液體儲存罐的液位、不同品質(zhì)液體的界面、溫度的測量數(shù)據(jù)，以便供給計算機或其他設備進行顯示或其他處理。
所述采集裝置包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈沖寬度的測量單元、一個或多個輸出(或是輸入輸出)單元。所述的一個安全柵單元、一個整形比較和脈沖寬度的測量單元、一個或是多個輸出(或是輸入輸出)單元分別與所述的CPU相連并受CPU控制；所述的安全柵單元限定電壓和電流起保護作用，并在CPU的控制下選通接口接入的多個測量儀器中的一個，并將測量儀器的信號輸入到安全柵，安全柵單元輸出的信號輸出至與其相連的所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元；所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元用于對測量儀器所采集的數(shù)字脈沖信號進行整形，并對整形后的測量儀器所傳輸?shù)拿}沖寬度的測量；并將所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元輸出的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出至與其相連的所述的CPU和存儲器單元，此脈沖寬度記錄著相對應的液位或溫度。所述的CPU和存儲器單元將脈沖寬度數(shù)據(jù)進行計算處理，將處理結(jié)果輸出至與其相連的至少一個或多個輸出或輸入輸出單元；所述的測量儀器為磁致伸縮液位傳感器。所述的輸出或輸入輸出單元可與計算機或是其他顯示、鍵盤等設備相連。輸出(輸入輸出)單元包括如下幾種方式輸入輸出單元1采用RS-232接口，輸入輸出單元2采用485接口，輸入輸出單元3采用USB接口，輸入輸出單元4采用I/O、并口數(shù)據(jù)接口，輸入輸出單元5采用網(wǎng)絡接口。
本發(fā)明的整體設計采用分散的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，具有即插即用的特點，任何加油站、油庫或是液體儲存罐安裝了本發(fā)明的裝置，使用本裝置使用的磁致伸縮液位傳感器，只要接上電源就可進行正常工作，就能夠和一個或是多個設備相連顯示所有要顯示的數(shù)據(jù)，本發(fā)明可以提高油品銷售企業(yè)的自動化、信息化水平，同時改善企業(yè)效率、降低庫存、增強企業(yè)的整體競爭力。本發(fā)明在輸入輸出單元中接入液晶和鍵盤裝置后具有1所有界面均為中文顯示，中文顯示友好直觀、簡單易用，2操作簡捷明了，以中文顯示界面為前提，操作起來方便、直觀、簡捷、明了；更趨于操作的簡單化3即插即用的特點此裝置還具有即插即用的特點，任何油站、油庫安裝了此裝置和相應傳感器，只要接上電源就可進行正常工作，就能夠顯示所有要顯示的數(shù)據(jù)4超強的易用性，簡單、方便、直觀和即插即用的特點，使RTL-68K控制器的應用更為廣泛、更為簡單
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本實用新型的一實施例的測量儀器磁致伸縮液位傳感器示意圖；
圖3為根據(jù)本實用新型的安全柵單元電路原理示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型的整形比較和脈沖寬度的測量單元電路原理示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型的一實施例的磁致伸縮液位傳感器的輸出波形示意圖；圖6為根據(jù)本實用新型的一實施例的安全柵單元的輸入輸出的同一種波形的波形示意圖；圖7為根據(jù)本實用新型的一實施例的整形比較和脈沖寬度的測量單元的整形比較部分輸出波形示意圖；圖8為根據(jù)本實用新型的一實施例的輸出(輸入輸出)單元的三個設置界面示意圖；圖9為根據(jù)本實用新型的一實施例的鍵盤電路示意圖；圖10為根據(jù)本實用新型的一實施例的液晶顯示電路示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過具體實施例對本實用新型說明如下圖1為所述自動采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈沖寬度的測量單元、一個或多個輸出(或是輸入輸出)單元。
電源部分把220V交流電源轉(zhuǎn)變成+5V直流電源和+24V直流電源，+5V直流電源是供給所有模塊的工作電源，+24V直流電源是供給PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器的工作電源，如圖2所示，其中PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器的浮子是確定具體液體位置高度的，浮子在磁致伸縮液位傳感器的位置就代表液體的高度(浮子是漂浮在液面上的)，每個磁致伸縮液位傳感器配套使用兩個浮子，固定架是在油罐中固定磁致伸縮液位傳感器。傳輸信號的內(nèi)容包括兩個浮子的高度的數(shù)據(jù)、溫度的數(shù)據(jù)在CPU對安全柵的控制下，順序、輪回選通接入的多個磁致伸縮液位傳感器中的一個，CPU對該磁致伸縮液位傳感器的選通信號是高電平，在同一時間內(nèi)CPU只能選通多個磁致伸縮液位傳感器中的其中一個，其余沒選通的控制信號是低電平。
安全柵是起保護作用的，如圖3，圖6所示，輸入保護電壓電流范圍在Uo＝30V DC、Io＝160mA防止超過范圍的電流電壓引入到液體存儲容器引爆存儲液體。安全柵接收磁致伸縮液位傳感器的輸出信號，安全柵的輸入、輸出波形是同一種波形。安全柵的輸入端接入PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器。
整形比較和脈沖寬度的測量單元，整形比較部分是對磁致伸縮液位傳感器脈沖信號的整形，如圖4，圖7所示，把原來+25V的信號幅度轉(zhuǎn)變?yōu)?5V信號幅度，整形比較的輸入信號是安全柵的輸出信號；脈沖寬度的測量部分的輸入信號是整形比較的輸出信號，脈沖寬度的測量部分完成對磁致伸縮液位傳感器脈沖寬度的測量，脈沖寬度的測量部分把磁致伸縮液位傳感器脈沖寬度(這個寬度記錄著相對應的液位或溫度)數(shù)據(jù)輸出給CPU；CPU得到數(shù)據(jù)計數(shù)部分輸出的磁致伸縮液位傳感器脈沖寬度的數(shù)據(jù)，通過計算處理、最終通過1或多個輸出(輸入輸出)單元向外傳輸數(shù)據(jù)。如圖5所示。
所述的輸出(輸入輸出)單元是CPU和外部輸入輸出設備傳輸數(shù)據(jù)的接口，分為以下幾種類型輸出(輸入輸出)單元1采用RS-232接口；輸出(輸入輸出)單元2采用485接口；輸出(輸入輸出)單元3采用USB接口；輸出(輸入輸出)單元4采用I/O、并口數(shù)據(jù)接口；輸出(輸入輸出)單元5采用網(wǎng)絡接口。通過輸入輸出單元4的特點，發(fā)明了例如43Ж4矩陣鍵盤的自制鍵盤作為輸入設備，液晶顯示屏作為輸出設備的輸入、輸出單元，如圖9，圖10所示。
自動采集裝置能夠顯示各個油罐的油位、水位、溫度、庫存和余空，其顯示方式有兩個界面來完成，如圖8所示，第一個界面顯示某一個罐的油位、庫存、余空，要查看其他油罐的相關內(nèi)容可按數(shù)字鍵，例如按4號鍵分別顯示4號油罐的油位、庫存、余空，按5號鍵分別顯示5號油罐的油位、庫存、余空，其它幾號罐以此類推，這是僅對不同罐的油位、庫存和余空的顯示方式，如果要查看不同罐的水位和溫度，可通過如上箭頭所示的復選鍵來顯示第二個顯示界面，顯示內(nèi)容包括水位和溫度，要查看其他油罐的相關內(nèi)容可按數(shù)字鍵，例如按4號鍵分別顯示4號油罐的水位和溫度，按5號鍵就顯示5號油罐的水位和溫度，其它罐以此類推，如果要顯示油位、庫存和余空，可通過如上箭頭所示的復選鍵來顯示第一個顯示界面，所述密碼設置是為了有效的進行對加油站的管理，此自動采集裝置具有唯一權(quán)限的密碼功能，以免非管理人員的誤操作所引起的錯誤。由加油站的主要負責人員或者技術(shù)人員進行密碼管理。在出現(xiàn)如上界面后，可以循環(huán)輸入0-9任何6位數(shù)字組合來確定你的密碼，等輸入完六位數(shù)之后按相對應的確定鍵，進行密碼保存，按相應的修改密碼鍵又可進入重新進行密碼設置，按返回鍵即可返回到顯示菜單在進入其他參數(shù)設置時，首先必須要輸入密碼才可進入，還包括速率設置，速率設置的作用每個罐里的探測器都標有唯一的一個速率和序號，而探測器的速率就決定著顯示數(shù)據(jù)的準確性，所以只有準確無誤的設置每個罐所對應探測器的速率，才能保證顯示數(shù)據(jù)的準確性每個探測器的序號和速率均標在探測器的頂端，而且序號有10位數(shù)字組成，速率有4位數(shù)字組成，通過數(shù)字鍵1-8來選擇相應的罐號，用同樣的方法可以設置每個罐的序號和速率，按返回鍵可退出序號、速率設置界面，還包括液位設置，液位設置的作用是為了更準確的顯示各個油罐的數(shù)據(jù)，通常先要用人工測量的辦法測量出各個油罐的油位和水位的高度，來作為輸入到控制器的初始值按相應的設置油高或是設置水高鍵，就可通過數(shù)字鍵輸入相應的油高或是水高，在油高或是水高輸入完畢后，必須按相應的保存油高或是保存水高鍵，方可保存生效，每個罐的油高和水高必須預先通過人工測量方可進行液位設置通過選擇數(shù)字鍵1-8來選擇所對應的罐號，用同樣的方法可以設置每個灌的油高和水高，按返回鍵可退出序號、速率設置界面，還包括報警設置，報警設置的作用是為了更好的進行各個油罐安全性的管理，需要對油罐的高油位，低油位、高水位和高溫度進行相關的報警提示，報警設置就是設置各個油罐高油位，低油位、高水位和高溫度的具體數(shù)據(jù)按相應的設置高油位報警或是設置低油位報警鍵，就可通過數(shù)字鍵輸入相應的高油位或是低油位數(shù)據(jù)，在高油位或是低油位數(shù)據(jù)輸入完畢后，必須按相應的保存高油位數(shù)據(jù)或是保存低油位數(shù)據(jù)鍵，方可保存生效每個罐的高油位和低油位數(shù)據(jù)輸入完畢后必須按相應的保存鍵來保存數(shù)據(jù)方可保存生效在選擇了高水位報警或是高溫度報警鍵，即可清除相應的數(shù)據(jù)，同時顯示保存提示來保存所輸入新的數(shù)據(jù)，罐容設置的作用是為了能夠顯示出每個罐中油量的多少和余空的大小，通過設置不同罐的罐容表，就能夠適時顯示出每個罐中油量的多少和余空的大小，不同的罐可以調(diào)用不同罐的罐容表，所以執(zhí)行罐容表設置就是設置不同的罐具體要調(diào)用哪個罐容表點數(shù)設置就是要設置某個罐要輸入多少個點，通過選擇點數(shù)設置鍵可以用數(shù)字鍵輸入點數(shù)，輸入完畢后要按相應的保存點數(shù)鍵保存后方可生效，(1)每個罐的點數(shù)最多可輸入50個點(2)點數(shù)輸入完畢后要按保存鍵保存方可生效7間距是以公分為單位的，間距的輸入方法同點數(shù)的輸入方法一樣備注(1)每個罐的間距可在數(shù)字1-9之間選擇(2)間距輸入完畢后要按保存鍵保存方可生效8通過數(shù)字鍵1-8來選擇要設置點數(shù)和間距的罐，同時用上述方法可以設置所有罐的點數(shù)和間距，在每個罐輸入數(shù)據(jù)之前要先輸入點數(shù)和間距9在輸入了某個罐的點數(shù)和間距以后，選擇輸入鍵來輸入罐容表數(shù)據(jù)，油品選擇的作用為了更好的進行各個油罐和油品的統(tǒng)一性管理，需要對油罐的油品進行設置要選擇95#油品，先按油品選擇鍵，再按數(shù)字鍵《3》鍵來選擇95#油品，在選擇完成后按保存鍵方可保存生效，報警提示是指當設置了報警，并滿足報警條件時所產(chǎn)生的報警提示，具體報警設置操作參看3.2.1.3的報警設置項；報警提示包括(液晶上漢字顯示報警和聲音報警)如果設置了油位、水位、溫度報警并滿足報警條件時就出現(xiàn)上圖所示的報警提示，上圖分別說明1號罐的油位和溫度超高，水位超低，同時報警提示燈閃動和報警聲音提示，通過數(shù)字鍵1-8可以查看其他油罐的報警狀態(tài)，如要取消報警聲音可直接按取消報警鍵即可說明在按取消報警鍵后，報警聲也許還要持續(xù)1-3次即可停止備注在報警設置的默認狀態(tài)或是設置為0時表示關閉報警。
權(quán)利要求1.一種液位數(shù)據(jù)自動采集裝置，其特征在于包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈沖寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元，所述的存儲器單元、安全柵單元、整形比較和脈沖寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元分別與所述的CPU相連并受CPU控制；所述的安全柵單元限定電壓和電流起保護作用，并在CPU的控制下選通接入到安全柵的多個測量儀器信號中的一個，并將選中的測量儀器的信號輸入到安全柵單元，安全柵單元輸出的信號輸出至與其相連的所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元；所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元用于對測量儀器所采集的數(shù)字脈沖信號進行整形，并對整形后的測量儀器所傳輸?shù)拿}沖寬度進行測量；并將所述的整形比較和脈沖寬度的測量單元輸出的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出至與其相連的所述的CPU，所述的CPU和存儲器單元將脈沖寬度數(shù)據(jù)進行計算處理，將處理結(jié)果輸出至與其相連的至少一個輸出或輸入輸出單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，所述的測量儀器為磁致伸縮液位傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，所述的輸出單元可與計算機、液晶顯示器、數(shù)碼顯示器或打印機等其他顯示設備相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采集裝置，其特征在于，所述至少輸入輸出單元采用RS-232接口、485接口、USB接口、I/O口、并行數(shù)據(jù)接口或網(wǎng)絡接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，所述的輸入輸出單元的輸入裝置為鍵盤、計算機或其他輸入設備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，還包括一顯示單元，其與所述的CPU相聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采集裝置，其特征在于，所述的顯示單元的顯示裝置為液晶顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采集裝置，其特征在于，所述的顯示單元是顯示漢字、數(shù)字以及圖形的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，所述的輸出單元可與計算機或與調(diào)制解調(diào)器、或與其他輸入、輸出或輸入輸出設備相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于，還包括一設置單元，其分別與所述的CPU相連。
專利摘要本實用新型提供一種液位數(shù)據(jù)自動采集裝置，包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈沖寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元。此安全柵單元起保護作用，并在CPU的控制下選通接入到安全柵的多個測量儀器中的一個，并將選中的信號輸入到安全柵單元，安全柵單元輸出信號至整形比較和脈沖寬度的測量單元；對測量儀器所傳輸?shù)臄?shù)字脈沖信號進行整形以及測量所傳輸?shù)拿}沖寬度；并將此單元輸出的脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出至所述的CPU。CPU處理所測量的脈沖寬度，將處理結(jié)果輸出到至少一個輸出或輸入輸出單元。從而對加油站或油庫及其他液體儲存罐等相關領域數(shù)據(jù)的采集做到密封、環(huán)保、安全、實時、方便、直接、直觀。
文檔編號G01D21/02GK2765147SQ20032013174
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者王曉瓏 申請人:王曉瓏