摘要：原油工業是衡量一個國家綜合國力的重要部分,它作為一種重要的戰略資源和工業產品,對國民經濟具有舉足輕重的影響。本文設計的溫度流量計裝置實現數據采集和監控系統的自動化，保證溫度流量計量的準確性、及時性和高效性。
關鍵詞：采集 監控 系統設計
中圖分類號：TE973.6 文獻標識碼：A文章編號：1007-9416(2012)06-0176-01
1、引言
在原油的開采加工過程中，會對原油的溫度和流量進行計量和管理。傳統的溫度流量測量方法是通過人工每小時記錄一次，這種溫度流量錄取方法存在記錄時間間距大、不能準確反映原油溫度和流量波動情況的弊病，同時，計量人員頻繁往返于計量間和值班室,勞動強度特別大。為了改善傳統原油動態計量誤差大，測量精度低，勞動強度大等問題，進行原油流量據采集與監控系統設計，以保證原油參數計量的準確、及時和高效。一般溫度流量計的設計思路就是將原油的溫度參數和流量參數轉換成另一種容易分辨并分析記錄的參數，比如利用溫度和電阻的關系，將溫度參數轉化成電壓電阻參數，將流量參數轉化成測量器件的電磁脈沖參數。這樣就可以利用不同參數之間的聯系構建函數，并最終將不可測量的參數用可測量的參數表示出來。
2、SCADA的硬件設計
原油溫度流量計裝置系統主要包括溫度流量傳感器、控制器、顯示器、鍵盤、執行機構等部分，系統選用ATmega16單片機作為信號處理核心。ATmega16單片機是一款體積小、低功耗、采用CMOS技術的8位微控制器捕獲功能，非常利于作頻繁測量使用，因此在硬件電路設計和軟件編程方面更加方便。
2.1 流量SCADA設計原理
流量傳感器選用渦輪流量計，渦輪流量計是在不導磁的管殼外面安裝一個套有感應線圈的永久磁鐵作為檢測器，其渦輪的葉片用導磁材料制成。流體順著導流器流過渦輪時，推動葉片使渦輪轉動，當渦輪轉動，渦輪葉片每次經過永久磁鐵下面時，使磁路的磁阻發生一次變化，從而輸出一個電脈沖。輸出脈沖的頻率與渦輪轉速成正比，而渦輪轉速與流量成一定的函數關系。輸出頻率與流體流量的關系如式(1)所示：
q=Kp+B (1)
式中，q為體積流量，p為脈沖信號頻率，K為渦輪流量計流量系數，B為與壓力有關的常數。流量計把原油流量信號轉換為脈沖頻率信號，由控制器對脈沖頻率信號進行處理、計算，得出流量值，傳給顯示器，進行顯示。同時控制器與遠程控制器進行實時數據交換，實現遠程控制。液晶顯示器實時顯示控制器輸出的流量值，裝置采用聲光報警方式報警。
2.2 溫度SCADA設計原理
溫度傳感器設計思路，根據溫度與電阻之間的關系。電阻(率)溫度系數（TCR）表示電阻的溫度改變1度時，電阻值的相對變化，當溫度每升高1℃時，導體電阻的增加值與原來電阻的比值。單位為ppm/℃（即10E（-6）·℃）。定義式如下：
TCR=dR/R.dT （2）
實際應用時，通常采用平均電阻溫度系數，定義式如下：
TCR（平均）=（R2-R1）/（R1*（T2-T1））=（R2-R1）/(R1*ΔT)（3）
R1--溫度為t1時的電阻值，Ω；
R2--溫度為t2時的電阻值，Ω。
溫度傳感器把原油溫度信號轉換為電阻值信號，由控制器對電阻值信號進行處理、計算，得出溫度值，傳給顯示器，進行顯示。
3、SCADA的軟件設計
系統軟件設計主要解決裝置遠程控制、瞬時溫度流量計量、累積流量計量、定量控制和計量精確度實時校準等問題。
在遠程控制模式中，先要進行一次鍵盤的掃描，如果要監控和記錄某一特定時間的溫度和流量或者要獲得累計的流量，可以通過獲取不同的模式達到這樣的目的，實現原油溫度和流量的數據采集和監控了。
原油溫度流量設計具有以下特征：在硬件系統設計中,選用具有捕獲功能的16位精準定時的定時計數器，帶通用同步和異步串行接收器和轉發器，集數據存儲、數據傳輸接口、I/O接口于一體的高檔AVR單片機ATMEGA16，使裝置結構簡單，可靠性好，實現流量計量自動化、智能化；在軟件設計中，設計了遠程控制程序、瞬時溫度流量計量程序、累積流量程序和定量計量程序，實現裝置遠程控制，自動化計量，定量控制，同時裝置使用簡單、方便，計量的準確性、及時性、效率高。整個裝置結構簡單，測量精度高，抗干擾性好。
4、關于溫度流量計的一些注意事項
有些溫度流量計需要考慮安裝位置與介質流動方向、維護空間、安裝方向、環境溫度等。安裝方面考慮的因素有：流量計的安裝方向、原油流動方向、上下游直管段、閥門位置、振動、電磁干擾、維護空間和安裝環境等。環境溫度對原油溫度的計量也會帶來很大的誤差，應做好計量器材的保護措施。大部分流量計的安裝方向有一定的規定，應予遵守，有些溫度流量計只能在某一流動方向工作，錯誤安裝成反向流動會損壞溫度流量計。使用這類流量計還應注意在誤操作條件下是否有可能產生反向流動，如有此可能就需要安裝止回閥以保護流量計。能雙向工作的流量計，正向和反向之間測量性能亦可能有些差異。
5、結語
本設計綜合運用了計算機技術、電子技術、傳感器技術、信號分析與處理技術，能對流體進行瞬時流量計量、累積流量計量和對定量流量進行自動控制，實現流量計量自動化、智能化。同時能對流量系數進行在線校準,使得裝置的測量精度得到保證。
參考文獻
[1]林崚.數據采集與監控系統(SCADA)在供水調度中的應用.上海水務,2010/03.
[2]朱震.污水提升泵站SCADA數據采集與監控系統設計.福建電腦,2011/09.