移动式系统（精选十篇）
移动式系统 篇1
在目前每天的盘库计算中, 老化油的产生量主要是依靠计量工上罐用电流表和量油尺测量。测量方法如下:
1. 测量沉降罐液面至量油口的距离;
2. 将电流表一端连接在管壁上, 另一端连接在量油尺上, 这样量油尺、水、罐壁形成闭合电路, 电流表指针摆动, 向上慢慢提起量油尺, 至电流表指针归零, 这时记录量油尺读数;
3. 将第二步的读书减去第一步就可以得出老化油的厚度;
4. 根据5000方沉降罐体积换算表换算出老化油的体积。
这种传统的老化油测量方法, 能较方面的测量估算出老化油的量, 但是当老化油量油水界面不明显时, 所产生的生误差也较大。同时, 还要面对高处作业、油气浓度高、含硫化氢等各种安全隐患。针对于此, 我构想设计了这款可移动式取样系统。
二、可移动取样系统构造、原理
目前油田在强调HSE生产模式下, 安全、健康是首要考虑的问题, 临盘采油厂一矿有多口高硫化氢油井, 来油中气体经压气站检测后的数据最高可达到2000ppm, 大大超出了安全界限。可以说给职工的生命健康带来极大的隐患。在采用传统的爬到罐口用量油尺和电流表测量老化油时, 操作时间较长, 即使操作者站在上风口, 而罐顶的风向往往不固定, 在操作过程中也会因为风向改变而吸入硫化氢气体。同时沉降罐为封闭罐体, 在打开量油孔量油时, 由于罐内外存在温度差及压力差, 大量的油气会从量油口冲出罐体, 5000方的沉降罐内气体在短时间内很难从不足10平方厘米的量油口中冒出罐外, 达到内外压力平衡, 这时往往冒着油气进行测量, 给职工健康带来很大危害。
在我们站使用的沉降罐中, 液位基本在10.5m至11.5m之间波动, 而老化油的厚度基本在10cm至50cm之间。所以老化油的波动范围应该在10m至11.5m之间。可移动式取样系统的取样口可以在此区间内上下移动取样, 根据液位高度和取样口所在的位置之差, 就可以轻易的计算出老化油的量。移动式取样系统在工作时要保证虹吸管内充满液体, 而进液口始终浸没在液体中, 这样在进液口、橡胶软管和虹吸管之间就形成了负压, 使液体经过进液口源源不断的流向取样口。取样时可以转动牵引滑轮来上下移动进液口, 使不同层的老化油都能进入取样口, 然后从取样口取样。
可移动取样系统共有6部分组成, 各部分的作用如下:1、固定支架。固定支架由长度为3.5m的钢筋制成, 伸进罐内部分长度3.3米, 主要起引导进液口和配重铁作直线上下运动作用。露出罐外部分长度20cm, 上端装有滑轮, 起到支撑牵引线作用;2、进液口。进液口连接有重量为5kg的配重铁, 可以用废弃法兰片代替, 安装配重铁主要是保证进液口不会浮出液面或者因为浮力卡在固定支架上。3、橡胶软管。用2m橡胶管制作, 连接在进液口和虹吸管之间, 当进液口上下移动时, 起到缓冲作用。4、牵引绳。上端和进液口连接在一起, 中间经过滑轮, 下端和旋转齿轮连接。当需要进液口上下移动时, 只需在下面转动旋转齿轮即可。5、虹吸管。由“∩”型4寸钢管制作, 上端伸进罐内1.3m, 另一端沿管壁伸展到罐下取样口处, 虹吸管顶部装有虹吸阀门, 第一次使用时关闭取样口, 从虹吸阀门处向虹吸管内灌满液体, 由于重力作用, 虹吸管内夜里下流, 使虹吸管内形成负压, 从而使罐内液体在大气压力作用下源源不断的流向取样口。6、旋转齿轮。为进液口上下移动提供动力, 在牵引绳上标有刻度, 旋转时根据刻度可以计算出进液口所在的位置。
移动式取样系统主要是利用虹吸原理, 使虹吸管内始终保持负压状态, 在此状态下通过转动旋转齿轮, 带动进液口在液面以下做上下运动, 由于虹吸管内压力低于外部大气压, 罐内液体就会在大气压的作用下压进进液口, 源源不断的流向取样口进行连续取样。
三、安装应用
可移动取样系统结构简单, 安装时将固定支架固定在沉降罐取样口处, 从取样口沿罐壁架设虹吸管, 虹吸管下端做一个10cm左右漏斗, 连接到低位放水管线上。进液口套在固定支架上, 应上下移动不哐、不卡。进液口和虹吸管之间用橡胶软管连接, 橡胶软管的长度应保证进液口能在固定支架导杆的最低端与最高端之间往复运动。牵引绳选用细钢丝绳, 可以减少伸缩造成的测量误差, 在读数区标记以厘米为单位刻度。旋转齿轮设有键槽, 不使用时防止旋转。
本移动取样系统适用于沉降罐顶部老化油取样、分析含水。由于固定支架的导杆长度所限, 在沉降罐液面波动不是很大, 老化油产生量不是很多的情况下使用较理想。
传统测量方式与可移动取样系统的应用对比。
1. 工作量。
传统计量方法要计量工爬到罐顶测量, 且需多次测量电流值。如果需要化验分析含水时还要用吊样桶吊样。每次工作都要带上电流表、量油尺、吊样桶、棉纱等工具, 工作量较大。
可移动取样系统只需在罐底取样口处打开取样阀门, 转动旋转齿轮, 就可以取到不通层次的老化油样品。
2. 安全性。
传统测量方法需要面对登高、硫化氢中毒、油气浓度超标对身体造成伤害等危险。移动式取样系统可以有效地避免以上危险。
四、存在的问题
移动执法系统方案 篇2
目录
1、环保移动执法系统综述.................................................4
1.1 系统综述.................................................................................................................................................4 1.2 系统组成.................................................................................................................................................5 1.3 系统结构.................................................................................................................................................5 1.4 PDA终端基本要求.............................................................................................................................6
2、环保移动执法客户端软件...............................................7
2.1常规业务..................................................................................................................................................8 2.2环保手册..................................................................................................................................................9 2.3GIS相关信息查询...................................................................................................................................9 2.4污染源在线监控....................................................................................................................................10 2.5应急资源查询.........................................................................................................................................11 2.6应急决策支持........................................................................................................................................12 2.7视频监控................................................................................................................................................12 2.8系统管理................................................................................................................................................12
3、环保移动执法后台支撑管理系统........................................13
3.1数据整合子系统....................................................................................................................................13 3.2移动执法系统........................................................................................................................................13 3.3常规业务管理子系统............................................................................................................................15 3.4环保手册信息管理................................................................................................................................15 3.5污染源管理子系统................................................................................................................................15 3.6应急资源管理........................................................................................................................................16 3.7视频管理................................................................................................................................................17
3.8环保执法客户端接入管理....................................................................................................................17 3.9系统管理................................................................................................................................................17
附录：公司简介
1、环保移动执法系统综述 1.1 系统综述
环保移动执法系统的构建旨在加强环保局环境执法力度，提高应对突发重大污染事故的现场监测能力。环保移动执法系统通过PDA及智能手机利用3G无线网络技术访问移动执法WAP系统，将监控指挥中心和现场执法人员联系起来，现场执法人员将现场情况及时准确的报告给指挥中心，并接受指挥中心返回的行执法指示。从而构建出有线网、无线网一体化、中心现场执法管理一体化的综合移动执法管理系统
执法员利用手持 PDA 终端，通过 GPRS 或3G网络，实现环保监控信息的查看、现场问题的上报、信息数据的查询以及现场执法等功能。通过环保移动执法系统使得环保局机关、监察支队、移动执法车和指挥中心以及其他职能部门联动起来共同完成环境执法,改变目前执法现场信息无法共享,现场和中心之间信息效性差的应用现状。
1.2 系统组成
移动执法系统主要包括两大部分，一是由网络、硬件、信息安全等硬件设备组成的环保执法硬件环境和在此硬件环境运行的系统软件、应用软件组成的环保执法支撑平台，二是基于PDA及智能手机设备和嵌入式操作系统开发的满足环保现场执法需求的环保执法客户端程序。
1.3 系统结构
环保执法PDA端软件是系统表现层的重要表现方式，终端内具备嵌入式地理引擎部署，网格地图数据和污染源地图数据存储能力。产品功能以环保执法现场监察需求为出发点，实现了接收任务、数据查询、污染源查询、综合查询、地图查询、现场执法、稽查管理、考核查询等多个功能模块。
数据整合服务中间件，完成市环保局各个主要业务系统数据的获得。需要整合的业务系统主要包括环保审批系统，许可证系统，在线监测数据，视频监控图像等。
后台支撑管理系统建立了环保执法基础数据库，实现了网络、污染源、事件的标准化和维护管理手段；以GIS系统实现网络、污染源、事件的直观形象展示和管理；管理和规划网格责任体系；通过GIS图层，实现对环境功能区域分析。系统提供了对法律法规、作业指导书、职位说明书等维护和管理；通过数据挖掘，将过去监察案例，构成环保知识库，提供开发接口支持环保知识的导入，丰富环保知识库，从而最终形成环保执法及应急手册。提供面向领导和执法人员的管理模块，提供与客户端功能类似的WEB应用服务。污染源管理子系统可以查看有关污染源的所有相关信息。
平台服务子系统是系统基础服务，包括工作流中间件、消息中间件、WEBGIS中间件、移动资源服务、任务引擎、打印引擎等。移动资源服务包括短信、定位等接口调用服务。工作流中间件主要负责执法监察任务的发起，任务发起包括常规任务发起、领导任务发起、其他任务发起等，从而推动责任人按时完成环保现场监察任务。
数据层是平台运行的基础，存储了系统运行需要展示的各类业务数据和现场执法监察数据。
1.4 PDA终端基本要求
手持终端由GPS接收模块、通讯模块等组成。
GPS接收模块：由两部份组成（GPS天线部份和GPS数据处理模块），接收GPS卫星发送的卫星报文，进行计算处理，解算出当前GPS天线所在地理位置。
通讯模块：负责与监控中心的数据交换，接收中心发送的指令，发送GPS信息到监控中心。
性能指标
操作系统：Windows Mobile 5.0 CPU主频：520 MHz GPS性能
接收机：16通道，可接收GPS L1频段C/A码
天 线：内置式高灵敏度GPS天线，配有MCX接口，可外接天线
定位时间：热启动<8秒，温启动<35 秒，冷启动<50秒
定位精度：单点定位<6米（2DRMS）位置更新：1Hz 屏幕特性
显示屏：高亮度、反透式3.5英寸触摸式液晶屏，240×320分辨率 数据通讯与存储
数据通讯：RS232，USB，支持蓝牙，有耳机接口，GPRS/GSM无线方式 资料存储：内存64MB，Flash 320MB，支持SD卡扩展存储功能 数据线接口：支持USB 2.0，随机提供USB线缆，USB充电 其它配置
支持手写或拼音输入
2、环保移动执法客户端软件
主界面：环保移动执法系统，下有八个部分子功能块
2.1常规业务
2.1.1任务管理
将现场执法、环境信访以任务形式发送到执法人员的终端，执法人员可随时查看自己的任务，并进行相关处理。
（任务下分、任务查看、任务处理情况记录、任务完成提交）2.1.2现场执法
现场执法：包括现场笔录、现场取证、现场笔录打印。
（执法表单填写、执法表单提交、执法现场拍照、照片提交、执法单打印）2.1.3处罚跟踪管理
要求对现场执法任务的完成情况进行跟踪，并可对限期整改、限期治理、行政处罚的后续处理情况进行了解。
要求执法任务过期及局内其他任务过期进行预警，方便对业务管理进行全面的考核。
（已有执法查询、后续处理查看、过期任务提醒、过期任务查看）2.1.4稽查考核
（领导）签署批示：对已完成或未完成的任务或者指定污染源，签署意见。浏览考评结果。
（领导查阅部门总体任务、查看任务状况、签署意见，执法人员查看考评情况）
2.2环保手册
2.2.1法律法规查询
实现对法律法规的信息查询（查询法律法规，法规详情）2.2.2工作手册
作业指导书、职位说明书、工作程序等相关文档的查询，方便在现场执法时随时了解相关信息。
（查询类别及关键字、结果列表、详情查看）2.2.3应急预案查询
查询预案，预案列表，预案详情 2.2.4案例知识
查询已有的案例信息
2.3GIS相关信息查询
2.3.1地图查询
根据网格单元查询，也可浏览地图查询。网格地图查询系统主要功能是查询使用PDA当前人所在的单元网格的地图信息，并在地图上标识出有关功能区、重点管理污染源、当前主要工作任务。
另外也可准确定位执法人员在单元网格的位置。
地图查询提供点图查询、区域查询两种功能。2.3.2执法人员/车辆定位
执法人员定位
（选择人员、GIS上定位、显示自己位置）
执法车辆管定位（选择车辆，GIS上定位）2.3.2当前位置周边信息查询
可将当前位置的周围2公里内所有污染源进行显示，并可对所显示的污染源进行属性信息查询或实时数据查询。
2.4污染源在线监控
2.4.2 污染源点位及实时数据查询
（选择污染源，GIS上显示、并可在GIS上显示污染源实时数据）2.4.3 周边污染源定位
（GIS上显示周边1000米内污染源点）2.4.4污染源数据上报
（选择污染源，数据上报的表格，填写表格，提交，提示保存成功）
2.4.5污染源信息查询
（选择污染源点，排污许可证发放情况，该污染源的属性信息、GIS上显示点位位置，查看该点实时数据（列表形式））2.4.6预警信息
查询一小时内处于预警或报警状态的污染源定及各点的预警或报警信息。
2.5应急资源查询
2.5.1应急物资查询
查询应急资源、显示应急资源信息 2.5.2危险品信息查询
（查询危险品，显示危险品详情）2.5.3风险源信息查询
（周边风险源，GIS上显示周边风险源，风险源详情）2.5.4专家信息查询
（选择专家，显示专家详情）
2.6应急决策支持
2.6.1应急视频
应急状况时应急视频上传，发生应急时查看已有的应急视频 2.6.2应急扩散模拟
（扩散类型选择，参数输入，GIS上显示扩散效果，扩散说明）
2.7视频监控
污染源点视频监控（GIS上显示周边视频点，选择视频点，查看视频）
2.8系统管理
2.8.1设置
设置、GPS接口设置等 2.8.2帮助
各个功能点的帮助文档 2.8.3数据同步
环保手册数据同步 应急资源数据同步
3、环保移动执法后台支撑管理系统
移动执法后台支撑管理系统建立了环保执法基础数据库，实现了网络、污染源、事件的标准化和维护管理手段；以GIS系统实现网络、污染源、事件的直观形象展示和管理；管理和规划网格责任体系；通过GIS图层，实现对环境功能区域分析。系统提供了对法律法规、作业指导书、职位说明书等维护和管理；通过数据挖掘，将过去监察案例，构成环保知识库，提供开发接口支持环保知识的导入，丰富环保知识库，从而最终形成环保执法及应急手册。提供面向领导和执法人员的管理模块，提供与客户端功能类似的WEB应用服务。
3.1数据整合子系统
数据整合系统是实现现有业务系统如许可证管理、行政处罚、排污收费、环境信访、监测数据、在线监测等与环境执法系统有机结合的桥梁。
3.2移动执法系统
通过GPS模块，监控中心能够实时了解特定目标运行状态，对移动执法人员和车辆进行控制和调度。
具体功能表现为：
执法人员和执法车辆位置的实时跟踪功能
监控中心可以任意查询执法人员和执法车辆的当前位置
监控中心可以选择任意的时间段对执法人员和执法车辆的轨迹进行查询； 执法人员和执法车辆的轨迹回放；
查询统计：对执法人员和执法车辆各类信息能够按时间、单位、车辆、姓名、工号等信息分类查询统计；
3.4环保手册信息管理
法律法规标准管理
将环保有关的法律法规以及相关的标准进行统一管理，保证法律法规的实时性，同时可以及时地将相关资料同步到PDA终端上，方便移动查询。
作业指导书管理
作业指导书管理系统包括分事件、行业的作业指导书管理，另外可以根据不同污染源的具体情况，形成对某个污染源的特异性的作业指导书。
作业指导书首先按事件分类编写，然后再针对不同的行业对相关事件制订差异性的作业指导书。
最后在对每个污染源进行管理时，设定每个污染源每个事件对应用的作业指导书，另外可根据污染源的具体特征，设定污染源的作业指导书。
应急预案管理
应急预案的常规管理及增收改查的操作 案例管理
案例的常规管理及增收改查的操作
3.3常规业务管理子系统
3.3.1统计分析系统
根据现场执法数据、执行常规任务、派发任务、紧急任务的情况进行统计和分析。
每月监察污染源数量； 每月执行任务数量；
执行任务类型比重； 重大事件数量；
3.3.2业务考核
常规执法考核：是否达到现场、是否完成笔录、是否提交处罚建议、是否符合频次要求；
指派任务考核：响应时间；到达现场时间；现场处理；是否提交建议； 重点污染源执法
结合统计分析，将统计数据纳入考核体系
3.5污染源管理子系统
3.5.1污染源管理系统
污染源管理系统是指在污染源产生的源头便将污染源纳入到管理系统。可以设定在建设项目审批通过后或者建设项目验收通过后自动纳入到污染源管理系统。3.5.2污染源GIS定位及查询系统
污染源GIS定位及查询系统是指将已经普查管理的污染源，根据其地理坐标，在地图上进行标识。
对已经标识在地图上的管理污染源，可以方便地进行各种查询，如属性查询、位置查询等。
3.6应急资源管理
包含应急物资、危险品信息、风险源信息、专家信息的增删改查
3.7视频管理
视频资源的接入管理
3.8环保执法客户端接入管理
环保移动执法的接入许可管理
3.9系统管理
移动式系统 篇3
关键词：AT89C51；流量传感器；油泵；AD0809；频率-电压转换电路
随着科技的进步和发展，超声波、激光、电磁、核技术及微计算机等新技术引入流量计量领域，使得无接触无活动部件间接技术大大发展，流量传感器趋向电子化和数字化，为流量计量开拓新的领域。新型流量计要求非接触式流量数字模型简明；量程比宽、线性化、数字化；可线性高，价格低廉，维修方便。随着单片机的日趋成熟，移动式输油系统多功能控制电路的研究上了一个新的水平，利用移动式输油系统可以方便地到达所需加油的地方为其加油，高效便捷，而小批量的加油则不必把整个机器弄到加油站加油了。利用移动式加油系统可以方便在两方之间输油，并做相应的记录、打印，还可以显示油的单价、瞬时流量、瞬时总量、总价，操作控制灵活，方便实用。
1硬件电路的设计
1.1传感器电路的设计
椭圆齿轮流量计是容积式流量计的一种，它对被测流体的粘度变化不敏感，特别适合测量高粘度的流体，甚至糊状物的流量。椭圆齿轮流量计的工作原理如图1所示。
椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个相互啮合的齿轮A和B、轴及壳体组成。椭圆齿轮及壳体之间形成测量室。当流体流过齿轮流量计时，由于要克服阻力将会引起阻力损失，从而使进口侧压力P1大于出口侧压力P2，产生作用力矩使椭圆齿轮连续转动。
图1仅仅表示椭圆齿轮转动了1/4的情况，而其所排出的被测介质量为半月形容积的四倍。故通过椭圆齿轮流量计的体积流量Q为
Q=4nV0(1)
式中 n--椭圆齿轮的旋转速度，V0 --半月形测量室容积
由式(1)可知，在椭圆齿轮流量计的半月形容积V0已定的条件下，只要测出椭圆齿轮的转速n，即可知道被测介质的流量。椭圆齿轮流量计的流量信号(即转速n)，有就地显示和远传显示两种，配以一定的传动机构及积算机构，就可记录或指示被测介质的总量。
1.2频率-电压转换电路的设计
电压-频率转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。广泛地应用于调频、调相信号的解调等。
图2是由TC4538构成的频率/电压转换电路。它对输入脉冲信号进行微分，把微分电流变换为电压，再进行平滑获得输出电压。TC4538是单稳态电路，把输入脉冲变换为具有一定宽度的脉冲。此电路的输入/输出之间的关系为U0=-fi×5×R5(C4+C5)。式中，基准电压+UREF为5V。通常按C4=C5设定参数。响应速度由R5和R6确定，若频率变低，则波纹电压增大，因此，需要在输出后接低通滤波器。即使波纹较大，但要加快响应速度，还得减小C6。微分电容C4和C5由相对于最高输入频率的输出电压决定，要选用温度系数小而具有温度补偿的陶瓷片电容。例如，输入0～100Hz时其输出电压0～5V，根据输出/输入之间关系，C4=C5=5×1MΩ/(5V×100Hz×2)=5000pF。
1.2.1TC4538介绍
TC4538是可触发/复位的多谐振荡器，触发器的操作可由2个输入开头或结尾来实现。因为输出单稳态脉冲宽度是由外部电阻和外部电容的时间常数决定的，这使输出脉冲宽度的范围更广泛成为可能。，测量动态特性的波形如图3所示。twout=10ms±5%(RX=100kΩ，CX=0.1μF，VDD=10V)。
1.2.2TC4069电路
TC4069UB包含六个转换电路。内部电路是由一个单一阶段逆变器组成，这适合应用于CR振荡器电路，晶体振蕩器电路和线性放大器电路也适用转换器的情况。由于一阶段门电路结构，反应时间应经降低。引脚分布如上图4左边电路所示，右边电路为两个MOS管组成的非门电路。
1.2.3TC4066电路
TC4066B包含四个独立的双向开关电路。当控制输入信号CONT被设置成“H”，开关输入与输出间的阻抗变低，当控制输入信号CONT被设置成“L”，开关输入与输出间的阻抗变高。这可以应用于模拟信号和数字信号间的转换。4066电路引脚分布图如下图5左边电路所示，右边电路为4066逻辑电路图。
1.3单片机处理电路的设计
AT89C51单片机的体积小、抗干扰能力强、对环境要求不高，片内含4Kbyte的可反复擦写的只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。P2.4脚用于油泵的启停控制，至于报警电路，则采用晶体管驱动的报警器。压电式蜂鸣器约10mA的驱动电流，可以用一个晶体管驱动。本设计采用独立式按键接口设计，各按键接口独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。
1.4扩展电路的设计
74LS373是常用的地址锁存器芯片，它实质是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要74LS373芯片。74LS373与AT89C51连接如图6所示。
8255是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，具有3个8位的并行口I/O口，有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。
1.5显示电路的设计
本设计采用动态显示方式。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选码并联在一起，由位的段选码并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点由一个I/O口线控制。程序控制每个时刻只一位LED显示，循环控制选择每位LED轮流显示不同字符。电路如图8所示。
1.6打印电路的设计
TpuP-40A是一种由单片机控制的微型智能点阵式打印机，每行可打印40个字符，具有标准的Centronic并行接口，各信号线通过20芯扁平电缆引出，打印机接口电路如图7所示。
2总体设计
移动式加油系统控制电路的硬件设计总体电路图如图8所示。它是以AT89C51单片机为核心，外扩8255和BIC8718接显示器，同时利用74LS138片选四块显示器。通过键盘输入单价，加油泵开始加油，利用椭圆齿轮传感器输出频率信号，再通过频率/电压转换电路将频率信号转换为电压信号输入莫属转换器AD0809，经模数转换后送入AT89C51单片机，处理之后送入显示，然后接TpuP-40A打印机打印。
3结束语
本系统由传感器和AT89C51单片机等构成的输油控制系统，具有较大的通用性，电动机可以换四档，油的单价也可设置，控制电路不变，比较灵活。本设计可采用一些先进的计算机技术及单片机控制的原理、及自动化仪表等技术综合设计出本系统的硬件电路。系统能方便、快速在A与B之间输油并做相应的记录、打印。显示输油的瞬时流量、总量等，操作方便实用。基于TC4538的F/V 变换是核心部分，决定着整个系统的控制性能。同时，系统具有操作控制灵活、安全性有保障，对于故障的检测与控制及时可靠等特点。该控制系统只适用于一些小型的加油系统，如移动式加油车，小型加油站等。
参考文献
[1]何希才.新型电子电路应用实例.第一版.北京：科学出版社，2005
[2]孙宝元，杨宝清.传感器及其应用手册.第一版.北京：机械工业出版社，2004
[3]丁元杰.单片微机原理及应用. 第一版.北京：机械工业出版社，2006
[4]张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机(原理、应用与实验).第一版.上海： 复旦大学出版社，2007
移动式噪声自动监测系统的设计 篇4
1 系统构成
本文提出的移动式噪声自动监测系统由两大部分构成:监管中心和分布在各建筑工地上的户外监控终端。监控中心主要由服务器构成、户外监控终端主要由CPU、采声器、3G模块、GPS、温度传感器、CMOS传感器、锂电池、触摸屏、485接口等组成。系统结构如图1所示。系统工作时户外监控终端通过采声器获取噪声信号;噪声信号经数据采集仪器分析处理后, 通过3G模块发送到服务器。监管中心的环境监管人员通过服务器监管发送来的噪声参数, 若发现有噪声嫌疑, 将调用户外监控终端的CMOS传感器观察监测现场, 判断是否需要环境监测人员跟进。若监管中心的环境监管人员不在监管状态, 监管中心服务器将根据样本数据库自动记录噪声嫌疑事件, 并通过CMOS传感器扫描户外监控终端周围环境并记录。
2 户外监控终端
户外监控终端包括CPU最小系统和外围模块。
2.1 CPU最小系统
CPU最小系统采用美国德州仪器公司的DM3730CUSA微处理器作为主控芯片, 其是由1GHz (同时支持300, 600和800MHz) 的ARM Cortex-A8 Core和800MHz (同时支持250, 520和660MHz) 的TMS320C64x+DSP Core两部分组成, 并集成了3D图形处理器, 视频加速器 (IVA) , USB2.0, 支持MMC/SD卡, 串口等。DM3730pin-to-pin兼容DM3725、AM3715、AM3703处理器, 支持高清720p视频编解码, 并且具有低功耗模式[2]。该芯片完全符合本系统的设计要求。注意其管脚电平为1.8 V, 不是通常认为的3.3 V。所以3730和外部3.3 V的器件连接时, 需要增加桥接芯片, 如SN74AVCH16T 2 4 5 G R、S N 7 4 A V C H 8 T 2 4 5 P W R等。
CPU最小系统的存储芯片选择是MT29C 4 G 9 6 M A Z A P C J A-5, 该芯片是S D R A M DDR和NANDFLASH二合一的存储芯片, 空间大小分别为512 M。SDRAMDDR是通过SDRAM Controller (SDRC) 实现对数据的访问, 而N A N DF L A S H是通过GPMC总线实现对数据的访问[3]。
SDRAMDDR是双倍速率同步动态随机存储器, 以前SDRAM在一个周期内只传输一次数据, 是在是在的上升沿进行数据传输, 而SDRAM DDR能够在一个周期内传输2次数据, 在时钟的上升沿和下降沿传输一次数据。SDRAM DDR存储的数据在掉电后丢失。NANDFLASH是内存FLASH中的一种, 其内部采用非线性红单元模式, 读写速度快, 是非易失存储器, 可以对块的存储器单元块进行擦写和再编程。系统中用NANDFLASH用来存储Bootloader、操作系统、程序代码等。
户外监控终端的电源来自锂电池。锂电池电压经过TPS65930芯片转换成户外监控终端需要的各种电压。型号为TPS65930的芯片是TI公司推出的全面集成型电源管理与信号链配套芯片。具有3个DC/DC电源、4个LDO、音频编解码器、USB HS收发器的集成电源管理IC[4]。本系统中TPS65930除了用来给CPU最小系统及外围模块供电外, 还管理模拟温度信号输入和按键。TPS65930和DM3730之间通过IIC和USB接口连接。
2.2 外围模块
3G模块采用华为的MC509, 该模块性价比高, 供货方便。MC509和DM3730CUSA通过D M 3 7 3 0 C U S A的U S B 2.0接口连接。G P S模块采用G S-8 9 M-J, 该模块使用广泛, 性能稳定。GS-89M-J和DM3730CUSA通过D M 3 7 3 0 C U S A的U A R T接口连接。采声器使用模拟器件, 通过AD和DM3730CU SA的IO口连接。CMOS采用APTINA公司的MT9J003, 该芯片支持10M像素、数据速率高达2.8Gbps, 完全符合系统要求。MT9J003和DM3730CUSA通过DM3730CUSA的视频输入接口连接。温度传感器采用TMP36, 该芯片测温精度能达到0.5℃, 通过TPS65930把温度参数送入DM3730CUSA。485接口采用SN65HVD1781D作为485转换芯片, 该芯片速率最高可达1 Mbps。
3 结语
本系统利用多种成熟技术设计的移动式噪声自动监测系统, 具有监控高效、使用方便、自动监控等优点。在实际测试过程中, 该系统辅助环境监督执法部门提高了20%的工作效率, 减少了30%的能源消耗, 降低了20%的执行成本, 建筑施工噪声污染信访数量降低了20%。实际使用证明该系统是环保部门监测的自动监控建筑工地噪音的较好手段, 在需要实时监测噪音的环境保护等场合具有很高的推广价值。
参考文献
[1]杨世斌.浅谈在建筑设计中建筑节能和建筑噪音的控制[J].城市建筑, 2013, 2:169-169.
[2]Texas Instruments.DM3730, DM3725Digital Media Processors[EB/OL].2010.http://www.ti.com.
[3]Micron Technology Instruments.NAND Flash with Mobile LPDDR 127-Ball MCP[EB/OL].2009.http://www.micron.com.
移动闭塞信号系统介绍 篇5
一、信号闭塞的基本概念
所谓闭塞就是指利用信号设备把铁路线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。
目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。
二、各种信号闭塞制式在城市轨道交通中的发展应用
目前在城市轨道交通中使用的信号系统一般称之为ATC系统，大多应用于80km/h以下的轨道交通工程中。ATC系统主要由ATP、ATO、计算机联锁以及ATS四个子系统构成，其ATP/ATO制式主要有两种：
第一，基于多信息移频轨道电路的固定闭塞，采用台阶式速度控制模式，属二十世纪八十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到180秒。西屋公司、GRS公司分别用于北京地铁、上海地铁一号线的ATP、ATO系统属于此种类型；
第二，基于数字轨道电路的准移动闭塞，采用距离/速度曲线控制模式的ATP/ATO系统，属二十世纪九十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到90～120秒。西门子公司在广州地铁一号线使用的LZB700M、US＆S公司在上海地铁二号线使用的AF-900以及我国香港地区机场快速线（最高速度达135km/h）使用的阿尔斯通公司SACEM（ATP/ATO）信号系统均属于此种类型。
上述两种列车控制模式均为基于轨道电路的列车控制系统。基于轨道电路的速度－距离曲线控制模式的ATP/ATO系统，采用“跳跃式”连续速度－距离曲线控制模式，“跳跃”方式按列车尾部依次出清各电气绝缘节时跳跃跟随。采用在传统轨道电路上叠加信息报文方法，即把列车占用/空闲检测和ATP信息传输合二为一，它们的追踪间隔和列车控制精度除取决于线路特性、停站时分、车辆参数外还与ATP/ATO系统及轨道电路的特性密切相关，如轨道电路的最大和最小长度、传输信息量的内容及大小、轨道电路分界点的位置等。
由于基于轨道电路的ATC系统是以轨道区段作为列车占用/空闲的凭证，地－车通信是通过钢轨作为信息发送的传输媒介。这种方式存在以下几方面缺陷：
（1）列车定位精度由轨道区段的长度决定，列车只占用部分轨道电路就认为全部占用，导致列车定位精度不高。
（2）由轨道电路向列车传输信息，传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量实时数据传输。
（3）交通容量受到轨道区段划分的限制，传统ATC系统很难在每小时30对列车的基础上有较大的突破。
（4）传统ATC速度控制曲线追随性较差。
（5）行车间隔越短，轨旁设备越多，导致维修困难，运营成本高。
随着通信技术的快速发展，为了解决上述缺陷，近年来国际上几家著名的信号系统制造商如加拿大阿尔卡特公司、法国的阿尔斯通公司、美国的通用电气公司、德国的西门子公司、英国的西屋公司等纷纷开展了基于“通信”的移动闭塞系统的研究开发，它代表了城市轨道交通领域信号系统的一种发展趋势。
基于“通信”的移动闭塞信号系统经过多年的研究、开发与应用，与基于轨道电路的准移动闭塞信号系统相比具有以下优点：（1）可缩短行车间隔时间（列车运行间隔可达到75～90秒），特别是对整条线路追踪能力紧张的车站起关键作用。
（2）提供实时追随的ATP连续速度曲线控制功能。
（3）由于信息传输独立于轨道电路，受外界各种物理因素干扰小，运行可靠，设备调试和维护成本将大大降低。
（4）轨旁及车载设备之间提供双向高速大容量实时数据通信链路，因此可实现实时遥控列车牵引曲线和停站时间。
（5）控制中心或任一车站均可遥测车载设备运行状态及故障信息，甚至可传输车载视频及音频信号，为实现无人驾驶准备条件。
（6）灵活的列车控制方式有利于提供最佳服务，降低能耗。
三、移动闭塞的原理
移动闭塞基本原理为:线路上的前行列车经ATP车载设备将本车的实际位置，通过通信系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信息处理生成后续列车的运行权限，传送给后续列车的ATP车载设备。后续列车与前行列车总是保持一个“安全距离”。该安全距离是介于后车的目标停车点和确认的前车尾部之间的一个固定距离。在选择该距离时，已充分考虑了在一系列最坏情况下，列车仍能够被安全地分隔开来。（原理图见下页）
四、移动闭塞信号系统的通信实现方式
基于“通信”的移动闭塞信号系统车地通信的主要方式有：
（1）感应环方式； （2）波导方式；
（3）无线或无线扩频方式。（4）漏缆方式；
五、阿尔卡特SelTrac S40“移动闭塞”列车自动控制系统
1、系统概况
为广州市轨道交通三号线提供的SelTrac S40“移动闭塞”列车自动控制（ATC）系统是基于以通信为基础的SelTrac移动闭塞系统，它通过感应环线通信系统来提供列车与地面间的通信。本系统能够满足三号线运营能力的要求，即正线区段按6辆列车编组，最小行车间隔105秒运行。SelTrac S40系统正线追踪间隔（包括大石站非折返列车与折返列车之间的追踪间隔）按6辆编组列车90秒设计。该ATC系统设备的主要构成参见以下的系统结构网络图。
2、缩写释义
SMC—系统管理中心； VCC —车辆控制中心； STC —车站控制器系统； VOBC —车载控制器系统； TOD —司机显示盘 LWS —车站工作站 CO —中央操作员
SRS —运行图调整服务器 IBP —车站控制盘 MCS —主控系统
3、三号线信号系统与一、二号线信号系统不同点的比较 线路复杂程度，功能定位，运输组织方式不同。
三号线线路走向为Y形线，体育西路站位于Y形的交叉点，时刻表的编辑及运输组织都比一、二号线情况复杂，特别在故障情况下，调度组织显得尤为重要。此外，由于三号线线路长（主线28.77Km，支线7.56Km），平均站间距离大（2.06Km）。因此三号线设计为快速线，最高运行速度达到120公里/小时，旅行速度大于58.77Km/h，支线旅行速度约47.22Km/h，即主线在满足最小运行间隔105秒的情况下，可基本将每小时断面所需的列车数控制在34对以下；支线在满足最小运行间隔105秒的情况下，可基本将每小时断面所需的列车数控制在11对以下。
三号线的功能定位为规划引导型，而一、二号线为交通疏导型；
基于以上两点原因，三号线的运输组织将主要会从三个方面考虑：从时间上划分为三个阶段，即初期（2010年）、近期（2017年）、远期（2032年）；运营交路上从初期的主、支线的大小两个交路到近、远期的三个交路；在列车编组方面将根据不同时期的具体情况按照三节或三、六节混合的列车编组方式进行。总之，三号线将会比一、二号线采用更为灵活的运输组织方式。 信号制式不同；
三号线为移动闭塞信号系统，而一、二号线为准移动闭塞信号系统。 ATC系统的组成方式、功能实现方式不同；
三号线信号ATC系统为中央集中式，一、二号线信号ATC系统为分散式； 三号线信号ATC系统的中央设备除实现ATS功能外，还负责实现主要的ATP功能和联锁功能；车站设备只负责基本的联锁功能并完成与轨旁设备及其它机电设备的接口功能。而一、二号线信号ATC系统的中央设备只实现ATS功能，其它功能由车站及车载设备完成。 新增功能；
列车的联挂/解编：
Seltrac移动闭塞系统完全能够支持在VCC监控下，在ATC控制区域内对两辆3节编组的列车进行联挂或者将一辆6节编组的列车解编为两辆3节编组的列车。需要强调的是，列车联挂/解编过程需要ATC系统及车辆的能力和功能相互配合工作，部分联挂/解编功能的完成还需依赖于车辆的设计。
① VCC监控下的联挂过程：
在ATC区域内完成对3节编组的列车进行联挂作业时，每列车上至少有一个VOBC是正常工作的。 第一列车将进入SMC指定的允许进行联挂和解编作业的区域。一旦第一列车就位，第二列待联挂的列车将接近并停靠在距第一列车最小“安全距离”的地方。 第一列车的司机将列车设置在“OFF”模式，第二列车的司机在这时将列车设置为限制的人工模式，在此模式下，VOBC允许列车以低速将车向前开动以进行列车联挂。 中央调度员CO将首先通过VCC命令列车进行联挂。 第二列车的司机驾驶列车以低于限速的速度前进，直到两列车相遇并联挂在一起。 一旦列车联挂完成，在VCC数据库中以及列车硬件将自动对列车进行从新配置。VOBC持续地同VCC进行通信并报告新的列车长度。 位于中央驾驶室的司机将驾驶室设为“OFF”模式。新的6节编组列车的司机进入新车前部的机车室。随后司机将新机车的选择开关设为“自动”模式。中央调度员为该车命令分配一条进路，或从时刻表中分配一个运行班次。列车将按照SMC的命令继续运行。②
VCC监控下的解编过程：
解编过程与联挂过程相似，但顺序相反。 中央调度员通过SMC将6节编组的列车排路到指定的解编区域。列车自动进入解编区域并停车。 第二个司机登上即将成为单独的新车的前端驾驶室。 前车司机将模式开关设为“OFF”。 中央调度员CO在VCC上命令列车解编。 司机按下驾驶控制盘上的“解编”按钮（由车辆供货商提供）以使6节编组的列车从中间脱开。一旦解编完成，列车硬件将自动对列车进行重新配置。VOBC将继续同VCC保持通信并报告每列车新的车长。 前部3节编组的列车司机将列车置入“限制的人工”驾驶模式并人工驾驶列车，以限制速度（<25km∕h）驶离后面的3节组列车。司机驾驶列车向前驶离距另一车2个VCC“位置”后停车。一旦列车停止，TOD将指示司机将列车设置为“自动”模式。 司机将模式选择开关变为“自动”。 中央调度员从时刻表中为列车选择分配一个运行班次，然后列车继续运行。 此时，另一辆3节编组的列车司机将该车设置为“自动”模式。SMC为列车分配一个班次，列车继续正常运行。
传统功能方面的几个不同点； 后备模式不同； 部分后退（降级）模式； 中央SMC故障，VCC正常时的部分后退模式；
在SMC完全故障或VCC与SMC连接中断后，VCC控制模式提供基本的ATC运营。当VCC和SMC间通信中断时，VCC就进入了VCC控制模式。
在此模式下，系统提供全部的ATP/ATO功能，VCC自动地获取运行线的分配，并据分配的运行线进行自动进路控制。VCC自动获取的运行线将保持在SMC未故障前对每一列车原有运行线（包含在常用的16条运行线中）的分配。
列车通过VCC与VOBC之间的通信接收所分配的运行线。知道了运行线号码的列车可以通过车载数据库查得行车目的地。通过与STC的通信，VOBC可以知道当前站的ID号，并因此能够在车上广播有关下一站的信息。对位环线将向工作站提供有关列车运行线分配的信息，因此系统可以在站内广播下一站及目的地的有关信息。这里需要说明的是：停站时间是固定的（缺省值），信息广播将在列车进站完成对位后进行。
中央VCC故障，SMC正常时的部分后退模式；
在该后退运营下，VOBC到LWS的通信使列车可以自动排列进路，包括自动折返进路以及车站和车上的旅客信息的控制。
司机通过触摸屏输入列车运行线分配命令及其身份验证信息。数据从VOBC通过STC传送到LWS，然后送到SMC。当前站的站名通过LWS传送到VOBC。
根据当前站的站名和所分配的运行线信息，VOBC从其数据库中获得下一站的站名和目的地信息，并用以提供车上公告。
通过LWS和VOBC在车站的通信，SMC根据闭塞占用原理在整个系统中跟踪列 车运行。
在该后退模式下，SMC通过呼叫相应的STC来自动为列车排路。
STC根据信号原理，在安全的前提下，命令转动相应的道岔，开放相应的信号机。 完全后退（后备）模式；
在SMC及VCC全部发生故障的完全后退模式下，进路的控制是通过LWS的人工命令来控制STC，即在车站的LWS上由车站操作员人工命令排列进路。在这种后退模式下，STC根据信号原理，在安全的前提下，命令转动相应的道岔，开放相应的信号机。 驾驶模式不同； ATO模式 ：分为ATO自动关门和ATO人工关门两种（通过转换开关控制）； ATP倒车模式 ：ATC系统允许在人工保护模式下不超过5m的一次倒车（通过操作ATP倒车开关）。
OFF模式 ：当两驾驶室的模式开关都处于„OFF‟位置时，VOBC将进入该模式。这种模式下，紧急制动生效、驾驶室的显示被禁止。列车在这种状态下不能移动。VOBC继续和VCC保持通信，并维持定位、跟踪和监视功能。
车载信号设备不同；
三号线信号车载设备（VOBC）采用了二取二双机热备的安全冗余技术，进一步提高了系统的可用性。此外，该车载设备（VOBC）在单机故障情况下，可由中央操作员对故障机进行远程复位。 试车线控制方式不同；
三号线位于试车线上的道岔直接由车辆段联锁系统控制和监视，ATC系统对该道岔不予控制和监督，但对试车线控制权的“获取”和“释放”进行安全地监督。试车线由正线ATC系统控制，并拥有实际ATC控制系统的所有功能。 运行图调整功能不同；
三号线有一个相等运行间隔调整模式，该模式是一二号线不具备的。在该模式下，列车的运行不倚赖于运行图，只要操作员指定运行线和行车间隔，就可以继续正常运营。运行间隔调整模式主要在出现突发事件，需要增加或删减服务时使用。运行间隔调整模式还可以在所有列车的运行都大大落后于运行图的不利情况下用来快速解决串车问题。当运行间隔调整结束时，运行图重新恢复（如果调度员没有取消该运行图的话）。
接口不同；
与主控系统的接口；接口设备为中央背投显示屏和车站IBP控制盘。信号SMC系统通过通信服务器向MCS系统提供下列信息：
实时的实际列车位置信息（包括列车的实时位置信息、区间运行时分、停站时分等）
列车阻塞信息（产生的原则同二号线）信号系统重要的故障信息
在每天正式运营前，传送当天的计划时刻表
回应MCS每0.5s对SIG与MCS之间的通道检测。
信号SMC系统通过通信服务器接收MCS系统提供的下列信息： MCS传送的SCADA牵引供电信息
每天收车后，接收全天的实际客流信息
与通信网络的接口；
一、二号线为OTN网（分别为150M和600M带宽容量），三号线为SDH网（2.5G带宽容量）。 其它方面的不同；
正线信号机的显示不同：蓝色—ATC自动控制状态，无引导信号显示； 正线采用了LED显示信号机新设备；
正线采用了12号道岔（侧向限速45Km/h），双机牵引，电液转辙机等新设备、新技术；
正线采用了阿尔卡特计轴轨道电路设备；
4、三号线信号系统在运营维护方面的不利因素及可能存在的问题
线路里程长，区间跨度大，轨旁设备多，造成维护工作量和人员需求量增加，特别是汉溪～市桥隧道区间长达6.18公里，对今后的设备抢修工作非常不利； 中央VCC一旦发生故障，将对运营产生很大的影响（其中VCC1：沥窖～番禺广场6个站，VCC2：天河客、广州东～ 大塘12个站）；
微软完善移动设备生态系统 篇6
“调查显示，35%的员工会在工作中使用平板电脑，77%的平板用户使用PC的时间在下降。”微软全球副总裁兼中国区销售副总裁罗荣力（Philippe Rogge）介绍说，为应对市场的最新变化，微软将加速助力合作伙伴在竞争颇为激烈的智能手机、平板电脑以及PC产品市场中推出高性价比，高用户体验的产品。
为了抢占以平板电脑代表的移动市场，今年以来微软明显加大了对移动市场的支持力度，特别是从2014年4月以来还宣布9英寸以下平板电脑Windows系统免费，以鼓励合作伙伴推出Windows平板。同时，微软还在深圳成立了开发和销售的团队，以支持合作伙伴的生产和研发工作。
而随着微软加大对平板电脑市场的支持力度，Windows平台阵营正在不断壮大。据不完全统计，目前国际厂商有24款平板电脑，在中国市场大约60多款Windows平板电脑在销售。据悉，在中国市场，包括惠普、联想、蓝魔、台电科技不久都有新的Windows平板电脑推出计划。而蓝魔甚至明确在2015年Windows商用平板电脑将是其重点，而台电科技也透露目前有7款Windows平板在是市场销售，未来还有10多款Windows平板即将上市。
“始终开启”传感器获得突破
恩智浦针对不断增长的传感器处理市场推出一款高能效的微处理器。
本报记者 邹大斌
恩智浦半导体日前推出了一款超高能效的微控制器产品——LPC54100系列微控制器，这是传感器产品的一大进步，也是超低功耗“始终开启”传感器处理方面的重大突破。该系列利用经过市场验证的创新专利架构，实现了极高的能效，相比最接近的竞争产品，其能耗平均降低了20%。
“LPC54100系列仅需3?A的极小电流即可实现持续传感器监听，这对始终开启的应用至关重要。”恩智浦半导体微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne介绍说，作为传感器应用领域的首创功能，该系列产品的非对称双核架构实现了工作状态下可裁减的功耗/性能，让开发人员能够使用Cortex-M0+内核（能耗更低）来处理传感器数据采集、整合和外部通信，从而优化能效，或者使用CortexM4F内核（处理能力更强）更快执行复杂数学密集型算法（例如，运动传感器融合），同时节省能源。
该架构带有专为实现高能效而全新设计的一系列模拟和数字接口，包括能够在宽电压范围内（1.62～3.6 V）支持各种规格性能的12bit、4.8Msps/s 的ADC，以及低功耗串行接口，这些接口让LPC54100系列能够提供低于其他任何同类微控制器的能耗。
移动式系统 篇7
胜利浅海油田位于渤海湾南部水深3—2 0 m的极浅海海域, 采用以中心平台为中心、通过海底注水管网连接到各平台注水井的常规固定式注水系统 (简称中心注水系统) 。该注水系统的主要特点是庞大且串联节点多, 中心平台上的注水动力为周边几十个卫星平台的上百口水井提供注水动力。该系统有明显局限性, 因投资过大而无法覆盖经济效益差的边远区块, 在老区新建平台时也常出现注水海管严重滞后油井海管建设的情况, 另外, 由于串联节点多, 不停产维护的难度大。为克服这些问题, 本文对海上移动式注水系统的应用进行了研究。
2 移动式注水系统的应用研究
根据海上油田的注水需要和海工建设特点, 从两个方面对移动式注水系统进行应用研究, 一是海上移动式采注水站的论证研究, 二是可移动式注水设备应用研究。
2.1 浅海油田移动式注水站的论证研究
对国际通岸接头的做法进行逆向思考, 在有注水井的平台上增加高压接头和流程 (可承受10MPa以上的压力) , 注水平台或注水船就位后快速连接后实施注水任务。
2.1.1 移动式注水平台
海上没有注水平台, 但随着海上油田的发展, 注水形势愈发严峻, 海上十分有必要拥有注水平台。实现的方法:一是整合现有资源, 改造处于闲置状态的移动式采油平台[1] (现称开发平台) 为注水平台, 如浅海油田开发初期建造使用的开发一号、开发二号采油平台长期闲置于内港池, 可试点将一座开发平台在改造和安全评价后作为注水平台。二是新建造或引进注水平台。注水平台便是海上油田的移动式注水站。该模式适合于边远区块和注水管网未到位的老区新建平台, 平台就位后以海水或水源井为水源。注水平台还适合中心平台或注水枢纽平台维修时通过并联原注水流程进行临时注水, 尽量减小注水损失。
2.1.2 注水船
海上没有注水船, 与水井有关的是洗井船, 该类船舶上有取水模块、小型储水模块和洗井等模块。参照洗井船的工作原理设计的注水船将成为移动性能最好的“流动注水站”。实现的方法:一是改造洗井船为注水船, 包括取水模块、储水罐、注水模块 (含注水泵和接头等) 、加药模块等, 在无法注水的平台实施移动式注水, 减少对大型施工的依赖性, 将中心注水系统由串联变为并联系统, 可实现海上注水的全覆盖。注水船具备注水功能的同时也相当于升级了洗井系统, 能够实现多口注水井的同步洗井。二是新建造或引进注水船。在边远区块和注水管网未到位的老区新建平台可选择将海水或水源井作为水源。
注水平台和注水船有多种用途。一是应用于无地面注水管网的区块 (一种是主体注水管网尚未施工的井组等地面单元, 另一种是暂无实施注水管网的价值的边缘和边远区块) 。二是可以应用在注水主管网故障的井组。三是在注水系统维修时作为并联式维修系统, 实现不停产作业。四是注水平台和注水船具备了同步洗多口水井的能力和消防功能, 扩大了应用范围, 提高了使用率, 使用后将有望成为浅海油田的新的特色装备。
2.2 可移动注水撬
关于移动式注水装置和工艺的研究应用在陆地油田已较为常见[2,3,4], 但在海上油田还处于起步阶段。可移动注水撬是移动式注水设备的关键, 可应用于固定平台、移动式平台和注水船。根据载体空间, 系统设计为整体成撬或单体成撬。整体撬块是完整注水系统的集成撬块, 包括注水泵、注水罐、过滤装置、加药装置、水源提升装置等 (若是以高含水油井采出液为水源, 还需油水分离装置) 。有文献给出了智能移动注水装置系统所需的面积 (所有设备集中安装在长8.2m、宽2.6m的撬座上) [4]。在空间足够且方便吊装的平台或船上可采用整体撬块, 在空间有限的平台宜采用单体撬块或分体撬块在现场连接。单体撬块根据现场实际有选择性的进行功能筛选、组合和制造, 如在有水源井的平台, 可选择将过滤设备和水增压设备成撬即可成独立注水系统。
与“固定式”常规中心注水系统相比, “移动式”注水系统具有可移动、小巧灵活、建造周期短等特点, 可独成一体也可作为中心注水系统的辅助或补充。系统的特点决定了其在海上油田实施的可行性大大提高:一是注水平台和注水船可在现有设备上进行改造;二是在固定平台、移动平台或船舶等不同载体间移动的采注水设备因设计为整体撬块或单体撬块, 方便安装和拆卸, 大大降低了施工难度。
3 结语
(1) 移动式注水系统有效应对了浅海油田面临的严峻注水形势, 可以帮助未注水区实现“从无到有”的突破, 可满足注水区新建平台及时注水的要求。该系统体现了注水理念创新, 拓宽了注水思路, 整合了资源, 将完善海上油田注水体系。
(2) 移动式注水系统是中心注水系统有效补充, 这种与中心注水系统互补的地面注水模式将开创海上注水新局面, 是海上注水的重要发展方向。移动式注水系统具有可移动、灵活性强、施工周期短、功能多等特点, 且选取的相关功能模块可视现场需要进行设计制造并可以移动到多个地点重复使用, 大大降低了系统在海上现场应用的难度。
(3) 系统的应用将面临许多困难, 需要注水工作者接受此理念, 需要政策、资金和人力的支持, 需要技术上的突破, 所以该系统要形成规模仍需时日。下步技术上需要攻关的有:占地小、故障率低、使用率高的整体或单体注水撬;为浅海特色的“同井组采注水模式”和“同单元采注水模式”等模式配套的工艺技术等。
(4) 该系统拓宽了浅海油田注水工作的思路, 对同类研究具有较强的启发和借鉴意义, 将产生巨大的经济效益和社会效益, 具有非常好的应用前景。
参考文献
[1]刘丽黎.浅海移动式试采实验平台采油工艺流程设计与应用[J].中国海洋石油平台, 1995, 10 (4) , 145-150[1]刘丽黎.浅海移动式试采实验平台采油工艺流程设计与应用[J].中国海洋石油平台, 1995, 10 (4) , 145-150
[2]耿拥军, 黄炳华, 王玉江.移动式注水一体化装置[J].油气田地面工程, 2008, 27 (3) , 76[2]耿拥军, 黄炳华, 王玉江.移动式注水一体化装置[J].油气田地面工程, 2008, 27 (3) , 76
[3]李伟.移动式注水工艺在马31块的应用[J].内江科技, 2010, 31 (3) , 72[3]李伟.移动式注水工艺在马31块的应用[J].内江科技, 2010, 31 (3) , 72
模块化移动式小型网络控制系统 篇8
在实际生产中,一些重要的设备控制系统因发生故障而不能正常运行,且在短时间内无法修复,这势必会影响生产。在这种情况下,如果有一种可以快速搭建的网络控制系统能将需要控制的电机、调节阀、传感器等负载直接接入,使生产设备在较短时间内恢复正常运行,那么可在很大程度上减小故障对正常生产的影响。移动式小型网络控制系统的模块化、可移动、小型化思路正是体现了这一设想。
1 模块化移动式小型网络控制系统结构
按网络功能、网络硬件集成、网络连接和移动的方便性,把小型网络控制系统分成上位监控站、PLC主站、远程I/O从站,如图1所示。上位监控系统主要由网络交换机、OP站等组成;PLC主站主要由PLC电源模块、CPU模块、I/O模块、Ethernet通信模块、Profiubs-DP通信模块、触摸屏等组成;远程I/O从站主要由Profibus-DP通信模块、I/O模块、仪电控制系统(断路器、接触器、配电隔离器等电气元件)组成。
PLC主站与远程I/O从站为L1网,星形结构,通信协议为Profibus-DP;上位监控站为L2网,星形结构,通信协议为Ethernet(TCP/IP)。
网络控制系统的构建,从可移动性上考虑,要体现小型化的特点,基础控制主要由PLC系统构建。系统虽小,但由于采用了PLC控制系统,因此可以进行数据采样、PID闭环(液位、压力、温度、流量、pH值等自动控制)等较复杂的控制,控制对象有常规的电机、调节阀、变频器等,适用范围很大。
系统硬件分别组装在3个独立的、便于移动的控制箱内,控制箱的制作要体现“方便移动”这个原则。这些可移动的控制箱都装有便于连接的通信接口与接线端口,在实际应用中可快速建立小型网络控制系统。
2 网络系统的软硬件配置及控制箱集成
2.1 上位监控站
上位监控站主要由便携式计算机和网络交换机组成,如图2所示。
便携式计算机2台:一台为上位监控操作站,主要用于监控整个小型网络控制系统,如设备状态及生产数据监视、操作指令下达等;一台为工程师站(兼有上位监控操作站功能),主要用于在线修改PLC控制程序,如修改控制逻辑、控制参数等。便携式计算机主要技术参数为:CPU主频2GHz,内存512MB,硬盘160GB。
网络交换机1台,集成在一个控制箱内,用于实现便携式计算机与PLC主站的通信,采用Ethernet(TCP/IP)通信协议。网络交换机主要技术参数为:4～8口Ether Device Switch,10/100 BASE TX—100 BASE FX。
上位监控操作站主要软件有:操作系统软件Windows XP Professional Service Pack2;工控组态软件iFIX 3.5(iF-IX Client HMI)、iFIX通信驱动、iFIX硬件密钥(硬件狗)驱动、iFIX I/O(SL4)驱动。工程师站主要软件有:操作系统软件Windows XP Professional Service Pack2;Siemens PLC编程软件Step7 V5.4。
2.2 PLC主站
PLC主站采用西门子S7-300系列PLC,如图3所示。该配置适用于中等性能的控制,满足系统自动控制及网络通信的需要。
PLC主站主要硬件有:电源模块(PS 307 10A),主要为PLC主站提供DC 24V电源;CPU模块(6ES 315-2AG10-0ABO),PLC程序的控制中枢;Ethernet通信模块(6GK7343-1EX30-0XB0),它上联网络交换机,实现与上位监控站的网络通信,通信协议为TCP/IP;Profibus-DP通信模块(6GK7 343-5FA01-0XE0),它下联各远程I/O从站,实现与I/O从站的网络通信,通信协议为Profibus-DP;触摸屏(TP 270-10)、总线级监控站,采用Profibus-DP通信协议。
2.3 远程I/O从站
2.3.1 远程I/O从站PLC部分硬件配置
远程I/O从站采用西门子ET200M多通道模块化分布式I/O产品,如图4所示。ET200M为非智能型分布式I/O模式,通过通信适配器接受PLC主站的程序指令,驱动I/O,并将I/O输入信号、状态信号等反馈到PLC主站。I/O模块为S7-300全系列I/O模块。远程I/O从站PLC主要硬件有:通信适配器(6ES7 153-1AA83-0XB0),上联PLC主站,实现与PLC主站的通信,通信协议为Profibus-DP;DI输入模块(6ES7 321-1BL00-OAAO),用于开关量信号输入;DO输出模块(6ES7 322-1BL00-0AA0),用于开关量信号输出;AI输入模块(6ES7 331-7KF01-0ABO),用于模拟量信号输入;A()输出模块(6ES7 332-5HD01-OAB0),用于模拟量信号输出。I/O模块的数置是根据控制规模来决定的,最多可扩展8个I/O。
2.3.2 远程I/O从站的控制箱集成
为组成紧凑型远程I/O从站,远程I/O从站除了I/O模块外,还包括了电气、仪表控制回路、主回路,且都安装在同一控制箱内。远程I/O从站是根据实际需要进行配置的,可1个、2个,可3个、4个;每个远程I/O从站的控制内容也是根据实际需要进行设计的。为了便于移动与搭建,每个远程I/O从站的控制箱不宜过大,以方便移动为标准。下面以一个具体应用实例来说明远程I/O从站控制箱集成。应用实例控制流程如图5所示。
远程I/O从站具有以下控制功能:(1)采集4个模拟量数据,分别是液位(LT)、压力(PT)、流量(FT)、温度(TT)。(2)对泵1(M1)进行液位自动控制(启动液位启动,停止液位停止),具有“现场/触摸屏/上位监控站”三地控制功能,选择开关安装在远程I/O站集成箱上。现场操作只能进行简单的手动启动与停止,触摸屏/上位监控站具有手动/自动控制功能。(3)对水池进行恒温控制,调节阀(TJF)跟踪温度,实现PID闭环调节。
实现上述功能的远程I/O从站控制箱如图6所示,它由两部分组成,一部分为PLC系统的相关功能模块,一部分为电气、仪表控制回路及主回路。在实际应用中,只需将相关设备的连接线直接接入远程I/O从站控制箱即可。
3 小型网络系统的快速搭建
在实际应用中,按图纸要求将上位监控站控制箱、PLC主站控制箱、远程I/()从站控制箱组合,就可方便、快速地把一个小型网络控制系统建立起来。视具体情况,远程I/O从站控制箱可以放在出现故障的控制柜旁或设备现场。
这个小型网络控制系统的搭建范围可达200m。若将通信电缆改为通信光纤,在相关集成的控制箱内增加光电转换器,搭建范围就可达几千米。
4 结束语
移动式系统 篇9
输电线路覆冰和积雪会引起线路的跳闸、断线、倒杆、导线舞动、绝缘子闪络、通信中断和大面积停电等事故。欧美和亚洲都有国家曾因输电线路覆冰引发安全事故,中国也深受其害[1],尤其是2008年初的长时间冰冻灾害令中国南方各省损失巨大。从国内外目前的技术水平来看,对于覆冰架空导线,“交流短路融冰”和“直流电流融冰法”是最为成熟可行的2种融冰手段[2,3,4]。然而考虑到高压输电导线的交流阻抗及其对融冰电流的要求,传统的交流短路融冰方法所需电源容量巨大且实现困难。与交流融冰法不同,在一定的环境条件下,直流融冰所需要的电源容量由于只取决于融冰线路的单位长度直流电阻和导线长度而大大降低[5],并可方便地实现零起升流,正成为融冰研究应用的重点。
前苏联自1972年开始使用二极管整流装置实现直流融冰,现在主要采用晶闸管整流装置。法国AREVA公司则开发了被称为HVDCice的直流融冰装置应用于加拿大魁北克省的主要枢纽Levis变电站,当不用于融冰时,装置还可作为静止无功补偿器(SVC)使用。相比较而言,国内的直流融冰装置研究近期才成为热点。2008年10月,南方电网公司福泉500 kV变电站60 MW固定式直流融冰装置通过现场试验;2008年12月,国家电网公司益阳500 kV复兴变电站120 MW固定式直流融冰装置通过现场试验。然而,由于研究与应用时间较短,目前公开发表的可供参考的直流融冰技术文献较少,尤其是在多用途、移动化设计和系统调试应用方面[6,7,8]。本文所述江西电网2套不同类型的直流融冰装置的设计与实施经验,为类似装置的推广和应用起到有益的参考作用。
1 直流融冰装置的设计实施原则
直流融冰装置的基本原理是在线路中通以直流使其产生的热量大于导线散热量和融冰热量之和,从而使覆冰融化。较为准确地核算出不同类型线路所需的融冰电流是装置设计的首要任务。
使导线覆冰融化所需的融冰电流Ir的常用计算公式[8]为:
式中:Ir为融冰电流(A);R0为0 ℃时导线电阻(Ω/m);Tr为融冰时间(h);Δt为导线温度与外界气温差(℃);g0为冰的相对体积质量(一般取0.9);b为覆冰每边冰厚(cm);D为导线覆冰后的外径(cm);RT为对流及辐射等效热阻,对于雨凇,
由式(1)可知,导线类型、融冰时间和覆冰厚度是影响Ir的主要因素,设计时还要求Ir不得大于导线最大允许电流,同时为提高效率,融冰操作不应在覆冰已十分严重的情况下进行。因此,最理想的融冰方式应当是将线路覆冰监测装置与直流融冰装置相结合,根据气象预测在线路覆冰的初期即实施融冰操作,这样做效果更好,也更为安全。
融冰线路的长度是影响融冰装置设计的另一个主要因素,它与装置的容量直接相关,在设计中必须以融冰线路的最大长度为依据进行基准容量的核算,此时其所需直流电压不得高于装置所能提供的最高电压。
在需融冰线路对侧短接的基础上,融冰装置的正、负极输出端各接一相导线实施两相同时融冰,也可一极接一相,另一极接并联的两相,从而实施单相融冰。相比较而言,后者虽然完成三相融冰所需改换接线的操作次数更多,但由于所需电源容量相对较小,因此在长线路融冰中更为适宜。值得注意的是,依据现场经验,为防范线路感应电压的影响,在融冰操作过程中,融冰线路对侧可考虑短接接地。
考虑到500 kV线路多采用大截面及多分裂导线,结合融冰线路的长度,其所需融冰电流及装置容量将远大于220 kV及以下电压等级线路的需求,加之融冰过程中可能产生的谐波和无功电流,其所需输入电源的容量也将大一些。基于以上原因,设计一套装置同时应用于各电压等级的输电导线融冰较为困难,而将融冰装置的应用对象分为500 kV和220 kV及以下2个电压等级将是更好的选择。结合变电站电源的实际情况,前者通常取500 kV变压器35 kV绕组作为输入电源,后者的输入电源则通常为10 kV电压等级,容量需求更小的也可考虑自备小型发电机。
由于融冰操作具有极为明显的季节性,为提高装置的性价比和使用率,在设计中必须考虑其多功能性。同时,由于线路覆冰的不确定性,装置应具备可移动性。
综合以上分析并针对江西电网的实际情况,在对各条可能覆冰的典型线路进行详细核算的基础上,设计采用2种不同类型的装置来实施500 kV线路和220 kV及以下电压等级线路的直流融冰操作。两者均为可移动式,其中500 kV线路直流融冰装置设计容量为20 MW,输入电压为35 kV,最大输出电流为4 kA,采用基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电压源型换流器(VSC)式主电路结构。220 kV及以下电压等级线路直流融冰装置设计容量15 MW,输入电压10 kV,最大输出电流1.5 kA,采用基于晶闸管的全控整流桥式主电路结构。
2500 kV线路移动式直流融冰装置
考虑到500 kV线路移动式直流融冰装置对其多用途性和电能质量的要求,采用可关断器件构成的脉宽调制(PWM)整流电路成为必然选择。这样既能保证融冰操作时具备较高的功率因数和较低的谐波含量,同时考虑到采用可关断器件构成的PWM整流电路实质上也可受控变为逆变电路,这将有助于方便地拓展融冰装置的功能。在设计中为降低控制的难度并提高装置的可靠性,主变流电路由结合了直流支撑电容Cz、电阻Rz和降压斩波单元的IGBT型 VSC构成,如图1所示。
变流电路可通过直接电流控制法由IGBT脉冲整流实现直流稳压,而后经由斩波电路实现连续直流调压,从而控制输出直流电流。当采用最简单的控制方式时,可同时闭锁图1中V1~V6的触发脉冲,利用其续流二极管构成的三相不可控整流桥完成稳压,再通过V7的通断控制完成斩波调压。此时输出直流电压Ud为:
式中:UL为输入线电压有效值;α为斩波导通比。
应用于500 kV线路的直流融冰装置其电源的电压等级为35 kV,由于电压等级和容量所限,直接应用图1所示的电路无法选择合适的IGBT。采用IGBT的串并联是解决此困扰的一个方法,但由此造成的复杂结构将使得装置的控制和保护难度加大,可靠性和稳定性降低。实际设计中,融冰装置采用多绕组变压器,通过变压器低压侧多个变流单元输出端的串联来解决此问题,达到选用低压IGBT、输出高压直流电压的目的,如图2所示。
图2中,整流变压器TM原边为35 kV绕组,采用星形接法,副边共有6个520 V绕组,采用三角形接法,每个副边绕组连接一个以主变流单元为主体的功率单元DY,6个功率单元的直流输出端按图2所示方式连接。显然,由于每个功率单元的输入电压仅为520 V,因此变流单元中IGBT型号的选择余地很大,也无需串并联。由于功率单元直流输出串联,因此尽管单个模块的直流输出电压仅几百伏,但融冰装置总的直流输出电压仍可超过4 kV,能够满足500 kV线路的融冰要求。
为防止在直流电容的初始充电储能过程中过电流对电子器件带来的损害,装置输入断路器模块由带限流电阻的断路器和普通断路器并联构成。正常合闸时带限流电阻的断路器首先闭合,延时数秒后普通断路器自动闭合,而后带限流电阻的断路器自动断开。
为实现装置的可移动化,在装置内部采用模块化设计,将单个主变流单元中的IGBT、驱动部件、二极管、电容、连接母线、水冷散热器、单元控制器等元部件集中到一个模块内,构成箱式变流单元模块,以减少杂散电感,降低干扰,方便散热和维护。箱式变流单元模块输入端与滤波电感Lo和滤波电容Co连接构成功率单元。图2所示的6个变流模块单独组屏构成功率单元柜,相对应的滤波电感和滤波电容放在一起形成电抗器柜,冷却水系统和控制柜组装在一个柜体内形成控制柜,连同进线开关柜、出线开关柜和变压器的所有柜体均放置于一台半挂式平板拖车的箱体内,如附录A图A1所示。
考虑到拟融冰线路长短不一,其对融冰装置容量的要求也有所差异,另外从器件选型考虑,20 MW容量用一套装置实现在技术上有一定风险,设计中采用4套如附录A图A1所示的电源车构成。单台电源车容量5 MW,各车可单独或并联使用,其中4台车并联使用达到最大容量20 MW,如附录B图B1所示。
基于VSC的结构特点,装置也很容易被改造成轻型柔性直流输电系统,见附录C图C1。此时只需将同一电源车内所有功率单元之间采用串联模式形成一个换流站,2组电源车采用背靠背模式,中间直流部分通过直流电缆相联,除此之外,系统其他主回路及控制硬件都只需改变控制软件即可。
3220 kV及以下电压等级线路移动式直流融冰装置
220 kV及以下电压等级线路移动式直流融冰装置设计的主要要求是简单、可靠且造价低,对电能质量和多用途性没有过多要求,为此,主电路采用基于晶闸管的全控整流桥式结构,如图3所示。
装置主要由10 kV进线断路器QF、阳极电抗器L1、带续流二极管VD11~VD17的晶闸管三相全控桥及其相应的RC吸收回路、直流输出隔离开关QS、避雷器和电压互感器、电流互感器等构成。正常工作时,由晶闸管串构成的各个桥臂依次导通,通过调整晶闸管的触发角度改变直流输出电压,融冰线路作为阻感负载其电流亦随之改变,从而实现输出电流0~1.5 kA的连续调节。融冰过程中的无功Q和输入电流谐波In与晶闸管的触发延迟角α密切相关,在融冰线路参数较为准确的前提下可根据式(3)和式(4)预先计算出来,从而有助于为调试试验和实际操作中可能出现的谐波和电压波动问题提供完善的处理预案。
式中:R为线路直流电阻值;UL为母线线电压。
考虑到装置交流进线直接接入10 kV电源,由于额定电压所限,晶闸管和续流二极管必须分别串联使用。其串联个数的确定依据为:每相晶闸管或续流二极管串联后其不可重复峰值电压VDRM之和不得低于2.5倍母线额定峰值电压(不包括热备用晶闸管或续流二极管),且晶闸管阀或续流二极管的冗余度至少应为1个,则总电压可靠性系数为:
本工程所选晶闸管和二极管的VDRM均为6 500V,UL=10.5 kV,由式(5)可知,串联晶闸管和续流二极管个数nS取7即可满足要求。
为使移动方便,整套装置所有设备集中放置于一个集装箱体内,可整体吊装,输入/输出电缆采用穿墙套管从箱体侧面连接,整体布置如附录D图D1所示。根据融冰操作时的实际情况,装置正常工作时的环境最高温度设定为10 ℃,以此为依据进行装置紧凑化的冷却方案设计。最终确定采用强迫通风冷却系统,工作时冷却风从集装箱下部打开的窗口进入整流柜的下风道,通过装在顶部的3个轴流风机把工作中产生的热量从柜顶排出。
4 移动式融冰装置系统试验
江西应用的2套融冰装置的系统试验基本相同,仅在一些细节上有差异。主要有以下几个部分:
1)一般检查与低压试验
首先需要检查运输过程对设备有无损伤及明显的外部问题;然后进行绝缘电阻测试,即采用2.5 kV兆欧表分别测量主电路和辅助电路对外机壳的绝缘电阻。在绝缘电阻检测合格的基础上,接入控制电源,对装置的冷却系统进行测试;在无异常的情况下,再进行低压触发试验。对500 kV装置而言,可将380 V交流电源接入单个功率单元模块依次进行触发测试;对220 kV及以下线路直流融冰装置,依次短接各桥臂除一个晶闸管外的其他6个晶闸管,接入380 V交流电源,触发导通晶闸管,测试触发脉冲与输出电流,依次验证每个晶闸管都能够触发导通。低压触发若正常,即可应用继保测试仪进行采样精度以及保护定值的校验。
2)空载投切与调压试验
紧接低压试验后进行的空载投切与调压试验,主要目的是验证融冰电源在额定电压、无电流情况下的耐压能力及装置在空载模式下的控制系统功能特性。一般而言,空载投切3次,每次间隔5 min~10 min,第3次投入之后进行空载调压试验。试验过程中应记录母线电压,检查融冰装置控制系统同步电压的大小和相位,测试验证交流输入电压和直流输出电压,巡视晶闸管阀体、冷却系统、避雷器、电抗器等设备有无异常。
3)模拟负载试验
为在线路试验之前进一步确认装置的运行状态,空载投切与调压试验之后还可进行模拟负载试验,即用阻感性负载模拟融冰线路,进行30 min以上200 A~400 A直流输出电流的测试试验。考虑到500 kV融冰装置的特殊性,此项试验还需分为1台车、2车并联及4车并联这3种典型运行方式分别进行。多车并联运行时还需特别注重各台车直流输出电流的均衡性。由于融冰装置采用移动式结构,空间比较紧凑,对冷却系统的要求相对更高,因此,在此项试验中要格外注意功率器件温升是否正常。根据经验,水冷方式下10 min左右装置即可达到热平衡,风冷方式下则需20 min左右。
4)带线路融冰试验
模拟负载试验通过之后即可进入最后阶段的带线路融冰试验。其中500 kV线路装置在梦山变电站选用500 kV梦永Ⅱ线进行试验,220 kV及以下线路融冰装置在虎岗变电站选用220 kV万虎I线进行试验。为稳妥起见,带线路融冰试验可分为2个阶段。第1阶段升流至额定值的50%左右,运行一段时间后再将输出电流降至0后退出,用以检验系统的调节及正常投退功能。若一切正常,则进入第2阶段升流至额定值进行试验,重点测试线路温升及装置融冰能力。现场试验中升流和降流过程以100 A为一个阶梯逐级进行,为确保线路安全,试验规定当导线温度超过80 ℃、电缆或导引线接点温度超过150 ℃时立即停止试验。为保障线路安全,试验过程中还必须在重点区域做好测温和交叉跨越及弛度测量,技术验证试验中的数据如附录E表E1所示。作为典型的电力电子装置,融冰装置运行过程中不可避免地将产生谐波和无功,需要进行全程的电能质量监控。试验结果表明采用IGBT的装置功率因数基本可保持在0.94左右,谐波也低于国标要求,但采用晶闸管的装置问题较为突出,不仅无功大、功率因数低,而且以5次、7次、11次、13次为主的谐波超标严重,其试验中的谐波和无功数据如附录F表F1所示。
5 结语
本文结合江西电网直流融冰装置的设计和调试经验,针对不同电压等级线路直流融冰的要求,提出2套移动式直流融冰方案及完整的现场调试试验方法:一套采用IGBT并具备直流输电功能,另一套采用晶闸管全控整流方式。现场试验表明,融冰装置大电流运行时线路温升明显,但采用晶闸管的融冰装置谐波和无功问题较为突出,对变电站的正常运行和其他用户的正常用电造成了一定的影响,因此其输入最好接入短路容量较大的单独母线,为补偿无功,需要时还应投入电容补偿支路或5次、7次的滤波器,为防止装置大量注入系统中的5次谐波放大,其容性补偿支路中串联电抗率不应小于6%。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：根据江西电网的实际情况,提出2种分别适用于500kV线路和220kV及以下电压等级线路的移动式直流融冰装置设计方案。前者考虑融冰、直流输电等多种用途,以可关断元件绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成的电压源型换流器(VSC)为基础,通过模块化设计,实现装置与半挂式平板拖车整体移动。后者以简单实用为前提,采用基于晶闸管的三相全控整流桥的主电路结构,整体装置通过集装箱吊装实现移动化。结合现场调试经验,提出了较为完整的直流融冰装置调试试验方法及其注意事项,为类似装置的工程应用提供了有益的参考。
关键词：直流融冰,移动式装置,主电路,系统试验
参考文献
[1]蒋兴良,易辉.输电线路覆冰及防护.北京:中国电力出版社,2002.
[2]常浩,石岩,殷威扬,等.交直流线路融冰技术研究.电网技术,2008,32(5):1-6.CHANG Hao,SHI Yan,YI N Weiyang,et al.Ice-melting technologies for HVAC and HVDC transmission line.Power System Technology,2008,32(5):1-6.
[3]李澍森,左文霞,石延辉,等.直流融冰技术探讨.电力设备,2008,9(6):20-24.LI Shusen,ZUO Wenxia,SHI Yanhui,et al.Discussion on the deicing technology using DC current.Electrical Equipment,2008,9(6):20-24.
[4]李再华,白晓民,周子冠,等.电网覆冰防治方法和研究进展.电网技术,2008,32(4):7-13.LI Zaihua,BAI Xiaomin,ZHOU Ziguan,et al.Prevention and treat ment methods of ice coating in power networks and its recent study.Power System Technology,2008,32(4):7-13.
[5]饶宏,傅闯,朱功辉,等.南方电网直流融冰技术的研究与应用.南方电网技术,2008,2(6):7-12.RAO Hong,FU Chuang,ZHU Gonghui,et al.Research&application of DC-based deicing technology in CSG.Southern Power System Technology,2008,2(6):7-12.
[6]张旭航,祝瑞金,周孔均,等.移动融冰装置在RTDS上的仿真试验研究.华东电力,2008,36(10):48-51.ZHANG Xuhang,ZHU Ruijin,ZHOU Kongjun,et al.Si mulation of mobile ice-melting systems on RTDS.East China Electric Power,2008,36(10):48-51.
[7]许树楷,黎小林,饶宏,等.南方电网500kW直流融冰装置样机的研制和试验.南方电网技术,2008,2(4):32-36.XUShukai,LI Xiaolin,RAO Hong,et al.Development and test of500kW DC de-icer in China Southern Power Grid.Southern Power System Technology,2008,2(4):32-36.
移动式系统 篇10
新测量方案须满足以下条件:
(1)测量人员与仪器必须远离被测量建筑;
(2)操作必须力尽简单,测量速度快;
(3)能现场输出取证成果,判断被测建筑是否存在土地占用超限;
(4)测量精度必须满足市政规划要求。
基于上述要求,本文提出了一种基于CORS的移动式界址测量方案,此测量方案利用我国各个城市相继建立的CORS站提供的网络RTK服务,可以实现实时厘米级定位,同时,当前测量领域不断地发展进步,出现了无合作目标测距等先进技术,为实现非接触式测量提供了技术保证。Leica公司还推出了一款叫做SmartStation的仪器,它相当于GPS和TPS的结合体,使用时无须控制点,只需架设SmartStation,利用GPS确定位置,即可使用全站仪进行测量操作。
基于全球卫星定位导航系统(GNSS)的连续运行参考站网络(CORS)是基于数据通信网络、动态连续的,同时也是实时、快速、高精度的获取空间数据和地理特征的现代信息基础设施之一。CORS由GNSS参考站网、控制中心、数据中心、通信网络、用户应用终端等子系统组成。世界各国、国内各省市和某些行业都已建成或者正在积极筹建CORS[1]。
1 界址测量方案设计
基于快速、准确及安全要求,本文提出了一套利用超站仪设站,配合免棱镜测距,且野外不进行现场定向操作的测量方案,可高效快速地完成测量任务。该野外不进行现场定向操作是指实际作业时,设站后不需要已知后视点定向,这样可节约大量时间。
1.1 新型测量方案作业方式
本文所研究的是专门用于确定建筑界址是否超限的一套基于网络RTK与无合作目标测距技术的测量手段。在网络RTK的支持下,可以实时地获取测站位置坐标,且精度在1～2cm。同时,在无合作目标测距技术的支持下,不需要将棱镜放置在待测碎部点上,直接瞄准目标,按下测量键,即可完成测距。
1.1.1 所需软硬件设备
硬件设备包括PC机、SmartStation (支持无棱镜模式)、三脚架、串口转蓝牙设备;软件设备包括移动式界址测量系统(本文开发完成)、蓝牙转换器驱动程序。
1.1.2 作业操作步骤
在合适的地方架设全站仪,整平后按下GPS键,获取测站当前坐标并记录。
依次瞄准待测建筑的各个界址点,观测水平角及平距并记录,待测点观测完成后,选取其中两个通视良好的点标注为公共观测点[2],如果已测界址点中难以找到合适的公共观测点,则加测其他符合通视要求的点作为公共点并记录。
一个测站观测完成后,搬至下一站,整平后按下GPS键,获取测站坐标并记录,观测上一站的两个公共点,经软件解算可得上一测站与当前测站的方位角改正量。当前测站观测完成后,继续搬至下一测站,重复设站及选取公共点联合定向的操作。
1.2 算法分析
已知测站S1与S2的测站坐标值,又有两个测站观测它们的公共点各自的水平角及距离。利用三角形余弦定理,可快速解算出两个测站至公共点各自的水平方位角[3],对比原始观测的水平角,即可解算出各自测站的零方向改正量。从而达到利用公共点联合定向的目的。
设测站S1坐标为(x1,y1),测站S2坐标为(x2,y2)。在测站S1观测A点的水平角为dA,平距为d1,在测站S2上观测A点的平距为d2。
令S1至S2的距离为d3,则:
令∠AS1S2=β,则根据三角形余弦定理有,
令S1S2的水平方位角为a,
则有:
即解算出了测站S1的测站零方向与坐标北方向之间的夹角α。
同理,测站S2的测站零方向也有同样的方法可以解出。
2 软件系统开发
2.1 开发环境
本系统选用Microsoft VisualStudio 2008作为开发平台,基于NET Framework 2.0构建,开发语言为VB.NET。.NET Framework是一个支持构建、部署和运行下一代应用程序和Web服务的完整Windows组件[4]。它提供效率极高的、基于标准的多语言环境,它能将现有的投资与下一代应用程序和服务集成,并能迅速应对部署和操作Internet规模应用程序的挑战。
2.2 功能设计
本系统采用模块化的程序设计思想,将整个程序拆分为六个子系统,分别为定向解算、图形生成、数据存取、全站仪通讯、文档报告、网络传输。6个子系统通过主系统相连接,子系统之间保持程序独立性,不存在互相依赖,这样可使程序具有良好的维护升级特性,整个系统结构也清晰明了,代码质量好,运行效率高。
2.2.1 定向解算
定向解算作为本系统最核心的模块,负责测站的联合定向及原始观测数据的重定向改正。其主要功能包括:
(1)水平方位角计算:根据两点的平面坐标,解算出两点间的水平方位角。
(2)三角形内角解算:根据三角形三边的长度,解算出任意内角的角度值。
(3)利用公共观测点完成测站定向:根据两个测站观测的公共点,解算出两个测站各自的测站零方向与坐标北方向之间的夹角。
(4)原始观测点的旋转改正:在求得测站的零方向改正量后,对原始观测结果作方位角的改正,即旋转改正,求得改正后的观测点的坐标值[5]。
2.2.2 图形生成
根据观测的数据点,利用绘图函数绘制出观测成果的草图,可以向作业人员更直观地展现测量成果,也有利于检查出测量粗差,如瞄准了错误的碎部点。图形还应具有移动、放大、缩小、图像量取等基本功能。根据用户需要,还可设置某一测站数据或某些测站数据不显示,而只显示指定的一个或几个测站上的观测数据。也可以由用户决定是是否显示测站点,以及是否显示各个点的点名称。
2.2.3 数据存取
本系统数据文件采用二进制的存取方式,测量项目文件以.pro作为扩展名,并为此文件设计出了专门的数据存取结构,后文对此有详细描述。采用二进制的存取方式可以大大节省磁盘的空间,而且数据读取和写入时,不需要进行数值与字符串之间的转换,可以大大提高数据存取速度,二进制文件的另一个优点就是数据的保密性好。
2.2.4 全站仪通讯
系统与全站仪之间通过串行数据接口进行数据交换,如此可无须直接操作全站仪按键,配合串口蓝牙转换器,将不再使用数据线进行连接,只需在全站仪和PC机两端接上蓝牙转换器并安装相应驱动程序即可。
2.2.5 文档报告
文档报告分为两种类型,一类是Excel格式的数据报告,这类文档主要用于导出外业数据并存档保存,作为测量成果资料进行保存。另一类是XYH文件,XYH文件仅包含所观测点的点名和坐标信息,并以纯文本的形式储存,使用该文件可与数字测图程序进行数据交换。
2.2.6 网络传输
通过Internet与中心控制站服务主机建立网络连接,使得中心控制站与外业测量人员可实时保持数据交换,控制站可实时下达作业任务,也可实时获取观测的数据。
2.3 创建项目
在Visual Studio 2008中,创建一个Windows窗体应用程序,注意选择框架平台为.NET Framework 2.0,之所以选择2.0的框架版本,是为了适应一些系统较为陈旧的计算机。
2.4 基础类和函数的实现
2.4.1 Station类
Station类用于封装一个测站数据,包括测站名称、测站位置、定向状态、方位角改正量、原始观测方位角、原始观测平距、原始观测点位置、定向改正后点位置。
方位角改正量是指未定向的测站通过与其他测站进行联合定向之后求得的原测站零方向与测站坐标北方向之间的夹角[6]。
原始观测方位角是指忽略测站的定向状态,程序通过串口通信直接从全站仪中读取到的目标点相对测站零方向的水平角。
原始观测平距是指程序从全站仪读取到的斜距根据垂直角改正后得到的平距。
原始观测点位置是指测站根据原始观测方位角和原始观测平距计算得到的碎部点的平面坐标。
定向改正后点位置是指经过的联合定向的测站原始观测数据通过方位角的改正量改正后的点坐标。
定向状态分为0-未定向、1-已定向和2-联合定向三种状态,未定向是指架站后未瞄准后视点进行定向操作,已定向是指架站后已瞄准后视点进行定向操作,联合定向是指未瞄准后视点定向的测站已通过与其他测站观测公共点确定了测站观测方位角的改正量。此外,Station还依赖于另一个自定义类D2。
2.4.2 D2类
D2类封装了一个平面点的数据,包括点名和X、Y坐标,为整个程序提供基础数据结构支持,测站上观测得到的目标点都是以D2类的形式表示的。
2.4.3 Angle结构
Angle结构为系统涉及的角度与弧度的相互转换及其他输出显示提供基础支持,其内部有两个私有变量,rValue用于存储当前的弧度值,cycly用于描述当前角度的周期变化性。
3 实验设计与分析
利本文所提出的测量方法在大连某单位进行了试验,试验选取了一点A设坐标为(50,50),另一点B坐标为(64.757,50),首先在A点设站DS1,以B点位后视点定向,观测周围的22个特征点。然后在A点重新设站S1,以任意方向为定零,观测上述22个特征点,最后在B点设站S2,以任意方向定零,观测上述22个特征点,并用软件对S1进行定向改正,得出实验数据如表4,其中,X和Y为DS1测站观测的点坐标,x和y为S1测站经软件定向改正后的点坐标见表1。
从上表可以得出,本次实验结果如表2所示。
4 结束语
市政规划部门执法测量要求保障人员与仪器安全、操作简单速度快、测量数据可靠,经试验数据可看出,本系统完全可以满足上述要求。软件运行稳定可靠,经测试,本软件在Windows XP、Windows Vista、Window Seven的环境下均能正常运行,且整个软件容错处理功能强,能捕获多种错误异常,可有效防止测量人员在使用软件时出现软件崩溃,影响测量作业出现。
摘要：城市建设监管过程中,快速调查取证建筑是否存在违规超限占用土地资源的行为,是城建监管部门亟待解决的难题。传统的测量手段虽然精度高,但操作繁琐,作业速度缓慢,效率低下,而且在测量过程中易遭受不法分子的人为阻挠、破坏。提出一种新的测量方案,在CORS服务支持下实现快速完成建筑物的界址测量工作,现场确定建筑物是否存在超限占用土地的情况,并以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,使用VB.NET语言开发出一套“移动式界址测量系统”软件。
关键词：界址测量,超站仪,CORS,软件开发,实时定位
参考文献
[1]刘经南,刘晖,邹蓉,等.建立全国CORS更新国家地心动态参考框架的几点思考[J].武汉大学学报:信息科学版,2009,39(11):1261-1265.
[2]史大起,罗兴顺,夏自进.单基站CORS系统在城镇地籍测量中的应用[J].测绘工程,2010,19(3):67-70.
[3]黄俊华,陈文森.连续卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京:科学出版社,2009.
[4]唐卫明.网络RTK技术[M].武汉:武汉大学出版社,2010.
[5]耿宏锁,巨娟丽,殷彦平.地籍控制测量GPS网的设计与实践[J].水利与建筑工程学报,2004,(1):40-42.