日韩精品一区蜜桃av在线-久久久久久久精品成人热入口-日本中文字幕二区1080p-久久久久女人精品毛片九一

　　應用領(lǐng)域：
　　管道安全檢測
　　使用的產(chǎn)品：
　　LabVIEW 8.2
　　PCI-6132    NI S系列14位4通道同步數據采集卡
　　SCB-68      屏蔽式68針接線(xiàn)盒

　　挑戰：
　　本系統方案面臨著(zhù)開(kāi)發(fā)周期短、數據量大、雙路精確同步等挑戰，如何在開(kāi)發(fā)過(guò)程中快速的搭建實(shí)驗平臺，保證系統的安全、可靠性，并能在現場(chǎng)惡劣的環(huán)境下長(cháng)時(shí)間運行，是擺在所有項目組成員面前的難題。油氣管道直徑大，輸送壓力高，長(cháng)輸油管道沿途多為荒漠、沼澤、戈壁、農田等，檢測和維護起來(lái)非常困難。

　　應用方案：
　　利用NI公司的軟硬件產(chǎn)品，可以大幅縮短開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)效率。本系統用NI公司的PCI-6132四路同步采集卡實(shí)現雙路采集信號的精確同步采集，可保證兩路信號在采集過(guò)程中不出現時(shí)間差；利用LabVIEW虛擬儀器的圖形化編程，使工程師從繁重的代碼編寫(xiě)中解放出來(lái)，更專(zhuān)注于需要解決的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題。

　　介紹：
　　本系統利用馬赫-曾德干涉儀構成分布式振動(dòng)傳感器，感受油氣管道周?chē)恼駝?dòng)信號，由盜油挖掘、管道油氣泄漏產(chǎn)生的振動(dòng)可以使光波的相位發(fā)生變化，從而使干涉后光強變化。光電探測模塊將干涉后的光波轉換為電信號，隨后將電信號通過(guò)放大電路進(jìn)行放大，最后通過(guò)數據采集模塊將模擬信號轉換為數字信號進(jìn)入計算機進(jìn)行后續處理。數據采集模塊采用NI公司的PCI-6132數據采集卡對放大電路輸出信號進(jìn)行數據采集，使之轉換為數字信號，送入計算機進(jìn)行后續處理。該模塊通過(guò)LabVIEW 虛擬儀器平臺完成數據采集任務(wù)的觸發(fā)、設備控制、數據緩沖和數據保存等功能。

　　正文：
　　一、分布式光纖油氣長(cháng)輸管道安全監測系統概述
　　隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，全社會(huì )的能源特別是做為重要能源和化工原料的油氣資源的消耗迅速增加。管道運輸由于其可靠性高、運輸成本較低、輸送量大、可以連續運輸的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為油氣資源的主要輸送手段，在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防工業(yè)中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，越來(lái)越受到全社會(huì )的重視。但隨著(zhù)油氣管道的增多和管道服役時(shí)間的增長(cháng)，管道的安全問(wèn)題成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。管道一旦泄漏，輕則污染土地、環(huán)境，重則引起爆炸，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來(lái)很大威脅。特別是在我國，長(cháng)輸油管道一般穿越隔壁、荒漠、農田等野外無(wú)人留守的地域，給管道巡線(xiàn)工的巡線(xiàn)監測帶來(lái)很大的不便和困難。
　　現有的管道安全監測有直接觀(guān)察法、監測電纜法、示蹤劑監測法、負壓波法、壓力梯度法、質(zhì)量平衡法、應力波法等。直接觀(guān)察法即巡線(xiàn)法，通過(guò)巡線(xiàn)工的不間斷巡線(xiàn)來(lái)監測管道狀況，即費時(shí)，又費力。監測電纜法通過(guò)一根特殊的外層易被油氣腐蝕的電纜來(lái)對實(shí)現監測，但是該方法在泄漏后需要對電纜進(jìn)行更換，維護成本高。示蹤劑監測法是在油氣內加入示蹤劑，通過(guò)監測示蹤劑來(lái)監測管道泄漏，不能實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測。負壓波法是目前比較成熟的方法，可實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控和自動(dòng)定位，但是報警只能在泄漏發(fā)生后，無(wú)法實(shí)現預警。
　　本系統用與管道同溝鋪附的光纜中的三條單模光纖搭建成馬赫-曾德干涉儀，感受管道周?chē)駝?dòng)情況，經(jīng)PCI-6132數據采集卡采集干涉信號后，利用LabVIEW編寫(xiě)的軟件進(jìn)行處理，判斷是否泄漏和有盜油的發(fā)生并對這些事件進(jìn)行定位。
　　二、系統的軟硬件設計
　　本系統包括硬件及軟件兩部分。硬件部分主要由分布式光纖振動(dòng)傳感器、PCI-6132數據采集卡和計算機等組成。軟件部分主要由LabVIEW 虛擬儀器平臺程序設計，部分嵌入MATLAB程序的混合編程。系統中分布式光纖振動(dòng)傳感器基于Mach-Zehnder 光纖干涉儀原理，主要包括傳感光纜、光源及其驅動(dòng)電路、光電探測器模塊。系統軟件主要基于虛擬儀器平臺，主要完成數據的采集、分析、信號處理、模式識別、事發(fā)點(diǎn)定位和通訊等功能，其中部分功能由MATLAB 編程實(shí)現。由于MATLAB 具有更強大的計算、仿真和繪圖等功能，因此系統設計中將LabVIEW虛擬儀器平臺與MATLAB 結合起來(lái)，可以充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現了從硬件接口、數據采集、儀器控制到數據分析、信號處理和模式識別等諸多功能模塊無(wú)縫連接。系統的框圖如圖1所示。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1  系統結構框圖
　　硬件設計：
　　1、分布式光纖傳感器
　　分布式光纖傳感器包括激光光源、傳感光纜、光電探測器三個(gè)部分。
　　光纖傳感系統中使用的光源種類(lèi)很多，按照光的相干性可分為相干光源和非相干光源。由于本系統基于Mach-Zehnder光纖干涉儀原理，因此光源必須在相干光源中選擇，相干光源主要包含各種激光器。由于半導體激光二極管（LD）和其他激光器相比具有體積小、重量輕、低功率驅動(dòng)、高效率輸出、壽命長(cháng)和易于集成等一系列優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應用。另外，為了保證光源的穩定，還必須有光源的保護電路，如光源的溫度反饋控制、光源慢啟動(dòng)、激光二極管過(guò)流保護以及反向沖擊保護等。
　　傳感光纜采用與管道同溝鋪附的普通通訊光纜即可。光電探測器電路部分主要由采用InGaAs材料的pin光電二極管和光電二極管輸出后的放大電路組成，為了輸入和輸出由良好的阻抗匹配，電壓信號輸出端后需50Ω屏蔽電纜構成阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)為了光電二極管正常工作，需給光電二極管12V的偏置電壓。
　　2、采集設備
　　由于需要采集來(lái)的兩路信號需要經(jīng)過(guò)相關(guān)運算得到兩路信號精確的時(shí)間差，所以在系統的采集環(huán)節中一定要保證兩路信號的精確同步。又因為光的傳播速度很快，兩路信號的時(shí)間差很小，所以采集卡需要的采集速率很高。NI PCI-6132具有3MS/s的采樣速率，8條硬件定時(shí)數字I/O線(xiàn)，2個(gè)24位計數器，數字觸發(fā)，14位、4路模擬輸入，重要的是能夠實(shí)現同步采樣。用此型號的采集卡可以簡(jiǎn)化采集模塊的同步電路設計，提高開(kāi)發(fā)效率。
　　軟件設計：
　　本系統采用LabVIEW進(jìn)行軟件編程，具有良好的人機界面，可以方便地調用采集卡，對數據進(jìn)行處理和保存，對系統進(jìn)行控制。軟件系統的流程圖2所示。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 程序流程圖
　　軟件的啟動(dòng)界面調用主程序，并對系統進(jìn)行初始化。主程序采用主/從結構思想設計，包括一個(gè)主循環(huán)和若干個(gè)從循環(huán)。主循環(huán)是一個(gè)狀態(tài)機（各個(gè)狀態(tài)的轉換如圖3所示），利用Typedef來(lái)實(shí)現枚舉變量，這樣只要通過(guò)枚舉變量的變化來(lái)跳轉各個(gè)狀態(tài)。采集循環(huán)用DAQmx實(shí)現對PCI-6132采集卡的控制和數據的采集，數據處理循環(huán)對采集來(lái)的兩路信號進(jìn)行濾波、模式識別、定位報警，網(wǎng)絡(luò )傳輸循環(huán)負責把處理完的數據和定位信息上傳到調度室的服務(wù)器端程序里。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3  系統控制狀態(tài)機枚舉圖
　　各狀態(tài)說(shuō)明：
　　1、初始化：讀取set.ini設置文件，對各個(gè)參數進(jìn)行初始化。
　　2、正常運行：判斷各個(gè)狀態(tài)條件，符合條件進(jìn)入不同狀態(tài)。正常運行時(shí)采集和數據預處理同時(shí)進(jìn)行。
　　3、定位計算：當預處理判斷有威脅管道安全的狀態(tài)時(shí)，系統進(jìn)入定位計算狀態(tài)，進(jìn)行數據處理和定位值的計算。
　　4、修改參數：讀取set.ini文件，對各個(gè)參數修改后再保存到set.ini文件中去。
　　5、清除隊列：當定位完畢或正常運行達到參數設置值的時(shí)候進(jìn)入清除隊列狀態(tài)，清除隊列并釋放內存。
　　6、手動(dòng)定位：手動(dòng)找到振動(dòng)數據段，進(jìn)行定位計算。
　　7、查閱記錄：查看歷史數據。
　　8、退出：清除隊列，釋放內存，關(guān)閉程序。
　　程序主要設計思想：
　　1、利用主從結構和狀態(tài)機實(shí)現各個(gè)狀態(tài)之間的轉換，完成不同狀態(tài)的功能，可使復雜的程序更清晰，程序修改起來(lái)更容易，有利于程序代碼的重用和程序的升級。
　　2、利用定時(shí)循環(huán)實(shí)現精確的定時(shí)，對采集時(shí)長(cháng)進(jìn)行精確控制。
　　3、利用隊列技術(shù)實(shí)現各個(gè)循環(huán)之間的數據傳輸和相互同步，保證有序的數據傳遞，避免競爭和沖突。
　　4、利用事件結構減少循環(huán)查詢(xún)，避免了輪詢(xún)帶來(lái)的資源浪費。
　　5、利用動(dòng)態(tài)調用子VI，自動(dòng)釋放內存，降低了內存消耗。
　　6、采用LabVIEW和MATLAB混合編程，組合成用戶(hù)界面優(yōu)秀，控制儀器能力極強，同時(shí)擁有強大計算功能和信號處理功能的混合平臺。
　　7、利用TCP/IP協(xié)議，使各個(gè)子站的數據和定位結果通過(guò)工業(yè)控制以太網(wǎng)傳到調度室的服務(wù)區端上，這樣調度室就可實(shí)時(shí)監測管道全線(xiàn)的安全狀態(tài)?？蛻?hù)端程序界面和服務(wù)器端程序界面如圖4、圖5所示。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4  客戶(hù)端運行界面
 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 服務(wù)器端運行界面
　　預警系統軟件部分包含的功能模塊主要由以下幾個(gè)：
　　1、數據采集及保存模塊
　　信號采集部分從系統開(kāi)始運行就開(kāi)始工作，一直工作到用戶(hù)退出系統。該部分主要工作在于采集兩路光電探測器輸出電壓信號，實(shí)時(shí)顯示在用戶(hù)顯