基于热像仪的原油储罐多相界面检测技术研究

论文摘要

我国是一个能源消耗大国,又是一个能源紧缺的大国,面临着能源和环保的双重压力,节约能源和资源事关我国的长远发展。要实现节约能源、保护环境和公平交易,必须对能源实行可靠的计量和数据量化管理。油罐液位测量是油田集输过程、炼油厂、油库、加油站等部门的一项重要工作,它是油罐自动计量领域的基本内容之一。随着科学技术分发展,原油罐的液位检测技术也进行着飞速的改进,出现了很多测量方法。但是由于某些原因,这些新方法并没有得到很好的应用。因此,本文根据红外热像仪的成像原理对原油罐进行多界面、实时测量,从而实现原油罐界面检测的新方法。本文首先介绍了国内外针对原油罐液位测量的发展现状及发展方向,然后提出了本文的设计思路,重点讨论了红外图像的产生机理、特点和噪声分析以及本系统的软硬件设计方法,并最后将下位机检测到的界面结果传到上位机进行界面的动态显示、报警设置和实时更新。本设计以东营油田为例,应用红外热像仪采集红外图像,由于红外图像存在一些缺点,例如:分辨率低、对比度低、视觉效果模糊,其清晰度低于可见光图像等。要通过数字图像处理进行图像增强,本文中应用平滑降噪、边缘检测等方法对采集的图像进行处理,从而对图像的质量进行改善,达到增强图像中有用信息的目的。下位机的硬件设计采用单片机AT89S52作为主控芯片,实现图像采集的热像仪控制器、位置检测控制器及键盘和数码显示的控制,采用汇编语言编程。最后通过组态王与Matlab的动态交换技术,在组态王的显示界面上实时显示每个原油罐的界面数据。通过本文的研究和设计实现了对原油罐的非接触式、多相界面测量,而且能够进行动态显示和实时更新,实现了对原油的储藏和运输测量技术的改进和创新。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源及研究的目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.4 本课题主要研究内容与章节安排
• 第2章 原油罐多界面检测系统整体设计方案
• 2.1 原油罐现场工况
• 2.2 检测原理
• 2.2.1 红外热成像
• 2.2.2 红外热像仪的结构
• 2.3 系统设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 原油罐多相界面检测系统控制器设计
• 3.1 系统控制器硬件设计
• 3.1.1 微处理器与存储芯片
• 3.1.2 热像仪控制器
• 3.1.3 位置检测控制器
• 3.1.4 显示电路及按键控制
• 3.2 系统的软件设计
• 3.2.1 主程序
• 3.2.2 AT89S52 对FM24C04 的读写操作
• 3.2.3 按键控制及显示程序
• 3.3 本章小结
• 第4章 原油罐红外图像处理算法研究
• 4.1 原油罐红外图像理论分析
• 4.1.1 数字图像基本介绍
• 4.1.2 红外图像的特点
• 4.2 原油罐红外图像平滑降噪处理
• 4.2.1 原油罐红外图像的噪声分析
• 4.2.2 原油罐红外图像去噪
• 4.2.3 自适应中值滤波
• 4.3 原油罐红外图像的边缘检测
• 4.3.1 边缘检测的原理
• 4.3.2 红外图像的边缘检测
• 4.4 原油罐的界面提取
• 4.5 本章小结
• 第5章 原油罐检测系统界面显示设计
• 5.1 组态软件介绍
• 5.2 组态王与Matlab动态数据交换
• 5.2.1 DDE通讯原理
• 5.2.2 组态王与Matlab的DDE的通信设计
• 5.3 界面显示
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢