王秀琴 張瑞秋大慶師范學(xué)院昆侖集團

基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)*

王冬星1王秀琴1馬林2張瑞秋11大慶師范學(xué)院2昆侖集團

利用AT89C52單片機和DS18B20溫度傳感器研究設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)模塊主要由油泵溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示、報警控制和數(shù)據(jù)傳送五部分組成。本系統(tǒng)以單片機為控制核心，能實時監(jiān)測油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計算機或手持終端；當(dāng)溫度超過預(yù)警值時，能自動發(fā)出報警信號提示工作人員處理。本系統(tǒng)具有靈活的接口，方便與其他系統(tǒng)對接，具有良好的擴展性。

AT89C52；溫度監(jiān)測；溫度傳感器；流程

1 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計背景

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是以約定協(xié)議為依據(jù)，借助射頻識別、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)以及激光掃描器等技術(shù)設(shè)備，在物品與互聯(lián)網(wǎng)之間建立起有效連接，開展交換信息、通信等操作。隨著油田開發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，信息采集及現(xiàn)代化計算機通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)與傳感網(wǎng)結(jié)合程度將會進(jìn)一步加強，為石油領(lǐng)域大范圍引入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了有利條件[1]。

近年通過在大慶多個采油作業(yè)區(qū)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大慶油田油泵的軸承溫度監(jiān)測主要采取人工定期巡檢方式，即在每個油泵上插一個水銀溫度計，工作人員定時去查看每個溫度計的數(shù)值。軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，在油泵運行過程中，如果軸承的溫度過高會燒壞泵。因此對油泵的軸承進(jìn)行溫度監(jiān)測，能使油泵安全運轉(zhuǎn)，避免由于油泵的燒毀而對生產(chǎn)造成影響。目前采取的油泵軸承溫度人工巡檢方式，存在誤差大、監(jiān)測周期長等不足，不利于油田數(shù)字化建設(shè)。因此，利用AT89C52單片機和DS18B20溫度傳感器研究設(shè)計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：在油泵電機前后軸承處各安裝一個溫度傳感器，其分別與安裝在電動機機座上的接線盒電阻相連，每個傳感器反映的溫度信號通過一根數(shù)據(jù)線傳輸?shù)交贏T89C52單片機的控制系統(tǒng)，然后通過單片機可將數(shù)據(jù)傳送到計算機或手持終端。并且本系統(tǒng)可設(shè)定報警值，當(dāng)油泵軸承溫度報警值時立即發(fā)出報警信號（如鈴聲和溫度畫面閃爍），提醒工作人員及時處理。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

油泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)以AT89C52單片機為控制核心，系統(tǒng)模塊主要由油泵溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示、報警控制和數(shù)據(jù)傳送五部分組成，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AT89C52單片機是整個控制系統(tǒng)的核心，主要功能有5個：①通過鍵盤接收預(yù)設(shè)的溫度報警值；②接收溫度傳感器采集的軸承溫度數(shù)據(jù)；③顯示溫度數(shù)據(jù)；④當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)的報警值時，啟動報警控制模塊，發(fā)出報警信號；⑤將溫度數(shù)據(jù)通過串行口或網(wǎng)絡(luò)模塊上傳給計算機或手持終端。

2.2 溫度傳感器模塊設(shè)計

本模塊主要采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，DS18B20集溫度測量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，只有少量的3個引腳就可以工作，這3個引腳的功能分別是接地、接電源和傳送數(shù)據(jù)。簡潔的引腳降低了電路的復(fù)雜程度，提高了電路的運行質(zhì)量[2]。本系統(tǒng)直接將DS18B20的表面與油泵的軸承接觸，將采集的溫度數(shù)據(jù)通過其數(shù)據(jù)引腳傳送給AT89C52的P1.7口，單片機將采集的溫度通過顯示模塊顯示，并將采集的溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)溫度值比較，若高于預(yù)設(shè)值，啟動報警模塊，提醒工作人員處理[3]。

2.3 軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，按其功能分為不同的程序模塊。主要模塊有系統(tǒng)初始化模塊、鍵盤處理模塊、顯示模塊、溫度檢測模塊、報警模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊，程序的流程如圖2所示。

圖2 軟件設(shè)計程序流程

3 結(jié)語

針對油泵軸承溫度人工巡檢方式中存在的檢測誤差大、監(jiān)測周期長等不利因素，研究與設(shè)計了一個物聯(lián)網(wǎng)輸油泵溫度自動監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)以單片機為控制核心，能實時監(jiān)測油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計算機或手持終端；當(dāng)溫度超過預(yù)警值時，能自動發(fā)出報警信號提示工作人員處理。本系統(tǒng)具有靈活的接口，方便與其他系統(tǒng)對接，具有良好的擴展性。

[1]彭越．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的油田數(shù)字化建設(shè)[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：61-62.

[2]王冬星，程書偉，成寶芝．基于DS18B20溫控調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計[J]．大慶師范學(xué)院學(xué)報，2009，29（6）；37-39.

[3]明德剛．DS18B20在單片機溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．貴州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，23（1）：106-109.

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（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.050

王冬星：副教授，1999年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)任大慶師范學(xué)院計算機科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院教師。

基金論文：黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目“在軟件系統(tǒng)開發(fā)中組件技術(shù)的研究與應(yīng)用”（11553008）。