燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)的設(shè)計

摘 要：本文在對傳統(tǒng)的靜態(tài)容積法檢定燃油加油機(jī)的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種燃油加油機(jī)自動檢定化系統(tǒng)，它將傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)跟嵌入式系統(tǒng)結(jié)合，搭建了一套燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)，實驗結(jié)果表明，本燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，自動化程度高，檢定精度高，能滿足燃油加油機(jī)計量檢定規(guī)程的要求。

關(guān)鍵詞：燃油加油機(jī)；自動化檢定；系統(tǒng)；設(shè)計

1 概述

燃油加油機(jī)是為機(jī)動車添加燃油的一種液體體積測量系統(tǒng)，在日常生活中發(fā)揮著非常重要的作用。燃油加油機(jī)檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著經(jīng)營者和消費(fèi)者的合法權(quán)益，關(guān)系到國家的計量公正。因此，燃油加油機(jī)是一種國家重點強(qiáng)制檢定的器具。傳統(tǒng)的依靠人工計量檢定燃油加油機(jī)的方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前燃油加油機(jī)的檢定需求，研制自動化程度高、精度高的燃油加油機(jī)檢定裝置成為當(dāng)前的迫切需求。

2 燃油加油機(jī)的檢定現(xiàn)狀

國家檢定規(guī)程JJG443-2015《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》中規(guī)定，燃油加油機(jī)后續(xù)檢定周期為6個月，每次檢定3個流量點，每個流量點重復(fù)檢定3次，這些外部條件都使得燃油加油機(jī)的檢定工作任務(wù)日益繁重，而檢定人員的數(shù)量卻嚴(yán)重不足，給燃油加油機(jī)計量檢定部門帶來很大的工作壓力。

目前，國內(nèi)多數(shù)燃油加油機(jī)計量檢定部門均采用傳統(tǒng)靜態(tài)容積法檢定燃油加油機(jī)。在使用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器之前，先通過人眼觀察標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上的汽包水平儀，使用扳手調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器支腳上的螺栓，將標(biāo)準(zhǔn)金屬量器調(diào)整到水平狀態(tài)，然后向標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)注油，最后讀取、記錄數(shù)據(jù)，通過人工計算得出加油機(jī)的示值誤差，這個過程非常繁瑣且耗時，采用這種傳統(tǒng)方法檢定加油機(jī)，每臺檢定時間需要將近兩個小時，效率非常低，影響到加油站正常營業(yè)，并且標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的油氣揮發(fā)會損害檢定人員的身體健康，另外，人工讀數(shù)方式會因讀取角度以及外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致讀取的液位高度值和溫度值不可靠、不準(zhǔn)確。因此，為了減少人為的誤差，降低計量人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，急需設(shè)計一套精度高、自動化的燃油加油機(jī)檢定系統(tǒng)。

3 燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)

一套燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)整體設(shè)計方案如圖1所示。該系統(tǒng)以ARM處理器為核心，主要由標(biāo)準(zhǔn)金屬量器（20L和100L）、傾角傳感器、攝像頭、溫度傳感器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)、繼電器、電動閥門以及PC 機(jī)構(gòu)成。傾角傳感器裝在標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上，利用ARM處理器、雙軸傾角傳感器和步進(jìn)電機(jī)形成閉環(huán)控制，ARM 處理器通過雙軸傾角傳感器能自動檢測裝置的橫軸角度和縱軸角度，根據(jù)角度計算要調(diào)整的距離，發(fā)送脈沖信號、方向信號、使能信號控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)裝置自動調(diào)平。當(dāng)檢定加油槍的大流量點（0.90Qmax≤Q1≤1.0Qmax）時，需選擇100L標(biāo)準(zhǔn)量器進(jìn)行檢定，將加油槍放入加油槍流量自動調(diào)節(jié)裝置內(nèi)，ARM 處理器會發(fā)出脈沖信號、方向信號、使能信號控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)帶動加油機(jī)槍轉(zhuǎn)動，開啟大流量，并控制繼電器開啟三角電動閥門，將油注入100L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)。當(dāng)檢定加油槍的小流量點（0.36Qmax≤Q2≤0.44Qmax）時，需選擇20L量器進(jìn)行檢定，ARM 處理器會發(fā)出脈沖控制步進(jìn)電機(jī)帶動加油機(jī)槍轉(zhuǎn)動，開啟小流量，并控制繼電器開啟三角電動閥門，將油注入20L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)。待液位穩(wěn)定后，開始采集標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上的溫度和液位，利用攝像頭采集液位圖像并通過圖像處理檢測液位高度，通過溫度傳感器自動讀取加油口和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的油品溫度，并將采集到的溫度和液位高度通過串口發(fā)送給上位機(jī)，在上位機(jī)程序中根據(jù)油品實際容積計算模型，將采集到的溫度和油位代入補(bǔ)償計算公式，計算燃油加油機(jī)的示值誤差，并保存原始記錄，打印檢定報告。

計量檢定領(lǐng)域?qū)鹊囊蠓浅８?，燃油加油機(jī)的檢定要求：水平調(diào)整精度在士0.5°以內(nèi)，液位采集精度要求為±0.1mm，溫度采集精度為±0.2℃，體積精度要求誤差不超過總體積的0.3%。本系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是以一個以三星公司的S3C2440芯片作為嵌入式主控芯片，將傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)結(jié)合至嵌入式中，搭建一套完整的燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)控制平臺，從而滿足計量所需精度，提升檢定效率。

4 展望

本文設(shè)計的燃油加油自動化檢定系統(tǒng)是一個功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的燃油機(jī)檢定系統(tǒng)，已經(jīng)解決了現(xiàn)有的燃油加油機(jī)檢定裝置普遍存在的自動化程度低，檢定結(jié)果不可靠，檢定效率低等問題。

燃油加油機(jī)自動化檢定系統(tǒng)具有自動調(diào)平、加油槍流量自動調(diào)節(jié)、液位自動檢測、溫度自動采集、上位機(jī)補(bǔ)償計算、自動排油等功能來代替復(fù)雜重復(fù)的人工操作，使得傳統(tǒng)的人工讀數(shù)實現(xiàn)了向電子化、信息化、自動化的轉(zhuǎn)變，消除了傳統(tǒng)人工目測所帶來的數(shù)值誤差，使檢定工作由原來的人工操作變成自動調(diào)平、自動采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)自動進(jìn)入Excel表格、自動進(jìn)行計算并保存結(jié)果，減輕勞動強(qiáng)度，提高檢測手段的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可靠性。

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作者簡介：

葉剛，男，1981年11月出生，現(xiàn)工作于沈陽計量測試院，主要從事加油機(jī)、油氣回收裝置等檢定工作。