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

王秀琴 張瑞秋大慶師范學(xué)院昆侖集團(tuán)

基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測(cè)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(tuán)

利用AT89C52單片機(jī)和DS18B20溫度傳感器研究設(shè)計(jì)了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)模塊主要由油泵溫度檢測(cè)、鍵盤輸入、溫度顯示、報(bào)警控制和數(shù)據(jù)傳送五部分組成。本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計(jì)算機(jī)或手持終端；當(dāng)溫度超過預(yù)警值時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)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(duì)接，具有良好的擴(kuò)展性。

AT89C52；溫度監(jiān)測(cè)；溫度傳感器；流程

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)與傳感網(wǎng)結(jié)合程度將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，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(gè)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(cè)主要采取人工定期巡檢方式，即在每個(gè)油泵上插一個(gè)水銀溫度計(jì)，工作人員定時(shí)去查看每個(gè)溫度計(jì)的數(shù)值。軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構(gòu)件，在油泵運(yùn)行過程中，如果軸承的溫度過高會(huì)燒壞泵。因此對(duì)油泵的軸承進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，能使油泵安全運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于油泵的燒毀而對(duì)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(cè)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(jī)和DS18B20溫度傳感器研究設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的油泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：在油泵電機(jī)前后軸承處各安裝一個(gè)溫度傳感器，其分別與安裝在電動(dòng)機(jī)機(jī)座上的接線盒電阻相連，每個(gè)傳感器反映的溫度信號(hào)通過一根數(shù)據(jù)線傳輸?shù)交贏T89C52單片機(jī)的控制系統(tǒng)，然后通過單片機(jī)可將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)或手持終端。并且本系統(tǒng)可設(shè)定報(bào)警值，當(dāng)油泵軸承溫度報(bào)警值時(shí)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)（如鈴聲和溫度畫面閃爍），提醒工作人員及時(shí)處理。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

油泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)模塊主要由油泵溫度檢測(cè)、鍵盤輸入、溫度顯示、報(bào)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(jī)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，主要功能有5個(gè)：①通過鍵盤接收預(yù)設(shè)的溫度報(bào)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(bào)警值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警控制模塊，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；⑤將溫度數(shù)據(jù)通過串行口或網(wǎng)絡(luò)模塊上傳給計(jì)算機(jī)或手持終端。

2.2 溫度傳感器模塊設(shè)計(jì)

本模塊主要采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，DS18B20集溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，只有少量的3個(gè)引腳就可以工作，這3個(gè)引腳的功能分別是接地、接電源和傳送數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)潔的引腳降低了電路的復(fù)雜程度，提高了電路的運(yùn)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(jī)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(dòng)報(bào)警模塊，提醒工作人員處理[3]。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，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(cè)模塊、報(bào)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(jì)程序流程

3 結(jié)語

針對(duì)油泵軸承溫度人工巡檢方式中存在的檢測(cè)誤差大、監(jiān)測(cè)周期長等不利因素，研究與設(shè)計(jì)了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)輸油泵溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計(jì)算機(jī)或手持終端；當(dāng)溫度超過預(yù)警值時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)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(duì)接，具有良好的擴(kuò)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(jì)[J]．大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，29（6）；37-39.

[3]明德剛．DS18B20在單片機(jī)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．貴州大學(xué)學(xué)報(bào)：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(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)任大慶師范學(xué)院計(jì)算機(jī)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(xiàng)目“在軟件系統(tǒng)開發(fā)中組件技術(shù)的研究與應(yīng)用”（11553008）。