壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的集成與研究

殷德佳,王東風(fēng)

（華北電力大學(xué),河北　保定　071000）

壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的集成與研究

殷德佳,王東風(fēng)

（華北電力大學(xué),河北保定071000）

摘要：傳統(tǒng)壓力儀表檢測基于人工監(jiān)測和控制，容易受到人為因素的影響作用，造成一些不良的后果。而采用壓力儀表自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的壓力傳感技術(shù)、圖像處理技術(shù)，以及高精度光學(xué)設(shè)備模擬人的視覺方式，能夠及時(shí)迅速的接收設(shè)備的狀態(tài)信息，并且具有數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確、方便的優(yōu)勢，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓力傳感；自動(dòng)檢測；系統(tǒng)集成

1　壓力儀表自動(dòng)檢測技術(shù)的應(yīng)用

壓力檢測系統(tǒng)一個(gè)方面要求在測量壓力的過程中隨著設(shè)備的工作狀態(tài)變化而變化；另一方面，壓力自動(dòng)檢測系統(tǒng)對設(shè)備本身壓力及各個(gè)輔助設(shè)備件所受壓力均有個(gè)極限值，超過了這個(gè)極限值，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警。基于這些功能需求，壓力自動(dòng)檢測系統(tǒng)主要由測量硬件部分和軟件部分來實(shí)現(xiàn)。其中硬件部分主要是采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的壓力信號，并采用結(jié)果信號處理設(shè)備將信號進(jìn)行處理、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)化后的模擬信號通過傳輸設(shè)備傳遞到頁面顯示端進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，操作員讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)，并在終端操作系統(tǒng)上進(jìn)行操作等[2]；系統(tǒng)的軟件部分主要包括針對信號的處理以及控制功能，對各單元制電路進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。同時(shí)，為系統(tǒng)提供一個(gè)操作平臺(tái)，滿足各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，為系統(tǒng)提供一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，如 SQL Server 或者 MySQL，滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理的能力。

2　壓力儀表自動(dòng)檢測技術(shù)的需求

2.1功能需求

壓力儀表檢測系統(tǒng)在進(jìn)行壓力測量時(shí)具有重復(fù)性的特征，系統(tǒng)測量的目的是通過讀取壓力表的參數(shù)來判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常，對于一整套成熟的壓力儀表測量系統(tǒng)來講，能否進(jìn)入市場應(yīng)用，必須要滿足國家規(guī)定的市場準(zhǔn)入條件，同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)、圖像處理技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)人工智能與圖像處理一體化應(yīng)用。盡管系統(tǒng)最終是實(shí)現(xiàn)與人工相同的功能，但整個(gè)過程卻并不相同，壓力儀表檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：

（1）儀表拍照。提取壓力儀表的圖像信息，在任意時(shí)刻獲得精確度較高的儀表圖像。

（2）自動(dòng)讀數(shù)。對儀表上的圖像進(jìn)行信息提取，將圖像刻度信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)值。

（3）檢測結(jié)果。分析所獲得的數(shù)據(jù)，判定壓力檢測儀表的質(zhì)量，并作出評定。

2.2性能需求

儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的一個(gè)基本功能就是對設(shè)備的壓力信息進(jìn)行監(jiān)測，因此，在監(jiān)測過程中，需要滿足以下性能要求：

（1）響應(yīng)速度。壓力檢測系統(tǒng)在每次壓力測量過程中，從開始測量到數(shù)據(jù)讀取，應(yīng)該在1s內(nèi)執(zhí)行完成；

（2）信息吞吐量。對于應(yīng)用于大規(guī)模檢測的系統(tǒng)，所配置的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該至少能夠容納近3個(gè)月的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；同時(shí)，基于系統(tǒng)的運(yùn)行空間應(yīng)該低于 2GB。

（3）安全性。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行要安全、高效。

（4）適應(yīng)性。壓力儀表自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該能夠在普通應(yīng)用環(huán)境下運(yùn)行，不應(yīng)對應(yīng)用條件提出更高的限制條件。

2.3用戶需求

壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)不僅應(yīng)該滿足自身性能方面的需求，同時(shí)，為了滿足實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用與用戶體驗(yàn)方面的要求，需要同時(shí)具備以下幾點(diǎn)：

2.3.1先進(jìn)性

壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的圖像模式識來作為核心技術(shù)來代替人工讀表操作以及數(shù)據(jù)自動(dòng)判讀，有效提供數(shù)據(jù)讀取、分析的精確度和效率。

2.3.2擴(kuò)展性

系統(tǒng)應(yīng)該具備很強(qiáng)的功能可擴(kuò)展性，能夠?qū)Ω鞣N不同的功能模塊進(jìn)行自由組合，并且系統(tǒng)在進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留出各種不同類型的功能接口，有效提高系統(tǒng)后期的可拓展性。

2.3.3規(guī)范性

系統(tǒng)在采集了相關(guān)的數(shù)據(jù)、指標(biāo)后，應(yīng)該能夠提供內(nèi)容精確詳實(shí)的在線監(jiān)測報(bào)告。

2.3.4高度自動(dòng)化

系統(tǒng)應(yīng)該具備高標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化特性，實(shí)現(xiàn)對檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)、未知的測量，并能夠?qū)﹀e(cuò)誤信息進(jìn)行預(yù)警和記錄，便于操作員進(jìn)行操作。

2.4數(shù)據(jù)需求

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入為設(shè)備運(yùn)行條件下的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，而數(shù)據(jù)的輸出主要包括了兩種不同的格式數(shù)據(jù)：（1）儀表原始圖像信息的提取，提取的圖像信息通常按照一定的格式來進(jìn)行命名，方面后續(xù)數(shù)據(jù)的查閱與分析，主要為“儀表型號+日期+壓力值+順序號”形式；（2）通過對儀表指針上讀取相關(guān)的實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)，并以壓力儀表的精確度為參照對象，確定測量的數(shù)據(jù)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

3　壓力儀表自動(dòng)檢測測量形式

壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的一個(gè)主要部分就是通過傳感器來對設(shè)備的壓力進(jìn)行檢測、收集，當(dāng)前采用較多的壓力檢測方法主要有兩種。

3.1直接測量法

該種測量方法采用的器件主要為指針式壓力表[3]。該類型的壓力表采用的是具備高強(qiáng)度的彈性敏感元件，因而在工業(yè)控制以及技術(shù)測量方面得到了非常廣泛的應(yīng)用，但是，指針式壓力表只能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的瞬時(shí)壓力進(jìn)行測量，不能夠及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)記憶與過程分析，因而，對于一些需要需要監(jiān)測瞬時(shí)壓力的設(shè)備，采用指針式壓力表并不適合。

3.2間接測量法

間接測量法將薄膜、懸臂梁類之類的高精度彈性貼布置在相應(yīng)的受力點(diǎn)上，構(gòu)成完成的測量電路，當(dāng)設(shè)備壓力發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的彈性貼會(huì)隨著發(fā)生變形、振動(dòng)以及位移?；趶椥再N的機(jī)械變形使整個(gè)測量電橋電路形成一個(gè)不平衡電勢，通過與彈性貼連接的位移、變形傳感器將所收集到的機(jī)械變形信號轉(zhuǎn)化成與之對應(yīng)的電量信號，再通過信號A/D 轉(zhuǎn)換、放大、處理器將獲得的信號顯示在液晶顯示面上，從而完成數(shù)據(jù)的測量。

4　結(jié)語

壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用與工程建設(shè)中，并取得了非常好的效果，同時(shí)，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了壓力儀表自動(dòng)檢測系統(tǒng)的進(jìn)步，保證了系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中的及時(shí)性、高精確度以及功能可拓展性。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔雄文.指針式儀表自動(dòng)讀數(shù)的研究及應(yīng)用[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué),2007：1-39.

[2]戴亞文,王三武,李金龍.基于圖像處理技術(shù)復(fù)雜儀表的自動(dòng)識別[J].計(jì)量技術(shù) , 2003（03）：33-35.

[3]何智杰,張彬,金連文.高精度指針儀表自動(dòng)讀數(shù)識別方法 [J].計(jì)算機(jī)輔助工程,2006（03）：9-12.