新型海底管道内变形检测仪的设计与实现

论文摘要

本文依托于国家863计划资助项目“油气输送管线检测装置标验及率定关键技术研究”(项目编号:2006AA092324),开发研制一套用于海底输油管道内壁的变形检测装置。随着海上油田的相继开发利用,海底管道铺设量逐年增加,管道事故频繁发生,这样不仅造成巨大经济损失,而且污染环境影响生态,因此海底管道检测逐渐受到人们的重视。然而,我国目前海底管道检测技术发展比较缓慢,国外的检测仪器价格极其昂贵,为此设计了性价比高的海底管道内变形检测仪。管道变形检测是多领域、跨学科的课题,涉及到管道流体力学、热力学、传感技术、微弱信号检测和信号处理等多个学科。本课题是基于PIC单片机开发的海底管道内变形检测仪,采用八路位移传感器检测管道变形量,从单片机PIC16F873A采集这些变形量,存储到Flash存储器中。主单片机PIC16F877A则主要负责与从单片机和上位机进行通讯和进行时间的基准标定,采用Delphi软件进行上位机设计,结合SQL Server2000进行数据的管理。本文分析当前国内外管道检测技术的发展现状和应用情况,详细地介绍本课题所选用的传感器和惯性测量装置(IMU),并阐述检测仪的硬件电路图与相应的软件流程及上位机监控软件设计。最后,对本文所做的工作进行总结,简要介绍其研究成果,并指出进一步的研究方向。本课题研制成功后将具有广阔的应用前景,也将产生显著的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 管道检测分类综述
• 1.2.1 管道检测技术
• 1.2.2 管道检测技术的发展
• 1.3 国内外管道检测现状
• 1.4 课题主要研究内容和结构
• 第二章 海底管道内变形检测仪的本体结构设计
• 2.1 检测仪的结构参数
• 2.2 检测仪设计时应满足的要求
• 2.3 检测仪的本体结构组成
• 2.4 检测仪本体密封及防腐
• 2.5 检测仪的通过性分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 海底管道内变形检测仪的下位机设计
• 3.1 引言
• 3.2 PIC 单片机
• 3.2.1 PIC16F87X 的性能简介
• 3.2.2 PIC16F877A 单片机
• 3.2.3 PIC16F873A 单片机
• 3.3 串行通讯模块
• 3.3.1 串口通信
• 3.3.2 PIC 单片机的串口通信
• 3.3.3 主单片机与PC 机的串口通信
• 3.3.4 主从单片机的串口通信
• 3.4 A/D 转换模块
• 3.4.1 ADC 的配置
• 3.4.2 ADC 工作原理
• 3.4.3 A/D 转换步骤
• 3.5 Flash 存储器模块
• 3.6 时钟模块
• 3.7 下位机设计时可靠性设计
• 3.7.1 下位机硬件抗干扰设计
• 3.7.2 下位机软件抗干扰设计
• 3.8 本章小结
• 第四章 海底管道内变形检测仪的传感器系统
• 4.1 检测仪的计程轮
• 4.2 检测仪的变形量检测
• 4.3 检测仪的压力检测
• 4.4 检测仪的倾角检测
• 4.5 本章小结
• 第五章 海底管道内变形检测仪的惯性导航系统
• 5.1 惯性导航的基本概念
• 5.2 惯性导航系统的组成
• 5.3 惯性测量装置ADIS16350
• 5.4 误差分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 上位机软件系统设计
• 6.1 客户区界面模块
• 6.2 数据库模块
• 6.2.1 数据库简介
• 6.2.2 数据库的创建
• 6.2.3 数据库表设计
• 6.3 通信模块
• 6.3.1 通信协议
• 6.3.2 通信协议的设计
• 6.3.3 串口通信控件
• 6.3.4 通信步骤
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• （一） 本课题的主要研究成果
• （二） 系统存在的问题和今后研究的方向
• （三） 前景
• 参考文献
• 附录1 系统硬件电路图
• 附录2 下位机样机实物图
• 附录3 主单片机部分源代码
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况说明