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摘 要：随着科技的发展，特别是计算机技术的广泛应用和迅猛发展，由传统的人工测量开始逐步向计算机智能监测方向发展。相比较而言，国外的储油罐区环境监测系统性能好，但其价格过高，远远超出了我国广大用户的承受能力。而国内研制的系统大多计算精度低、稳定性和可靠性差。因此，研发出符合我国国情的储油罐区环境监测系统，不仅可以保障石油库区的安全生产，而且将加快石油行业的现代化管理进程。
关键词：环境监测 储油罐区 数据采集 虚拟仪器
如今世界的油量需求越来越大，大量的油量储备是十分关键，但随之而来的就是如何才能保证储油罐区的安全，如何才能让监控人员方便的对储油罐区的温度、湿度、油气浓度和光强数据进行及时有效的观测和报警显得特别的重要。随着科技的发展，特别是计算机技术的广泛应用和迅猛发展，由传统的人工测量开始逐步向计算机智能监测方向发展。相比较而言，国外的油罐区安全监测系统性能好，但其价格过高，远远超出了我国广大用户的承受能力。而国内研制的系统大多计算精度低、稳定性和可靠性差。因此，研发出符合我国国情的油罐区安全的环境监测系统，不仅可以保障石油库区的安全生产，而且将加快石油行业的现代化管理进程。
一、系统总体框架
硬件电路主要有传感器电路、A/D转换电路、单片机最小系统、串口通信电路等模块组成。硬件电路通过温度、湿度、光强和油气浓度各自的测量电路，各个传感器把所需要的环境参数采集并经过处理，送到A/D转换器。单片机控制A/D转换器将其转换为数字信号，再通过串口将数据送到上位机，由上位机对其处理。
二、系统硬件电路
本系统由传感器电路、微控制器、通信接口和上位机软件构成。传感器输出的是就是表示环境参数的模拟量，经A/D、 转换成数字量，再用8052单片机将数据通过串口送到计算机，计算机运用虚拟仪器软件对数据进行存储、显示、处理。由于此设计由各个单元模块化组合，所以适合移植或构建到其它系统中，还可以根据需要修改子程序，灵活性较好。此外，与LabVIEW相结合，达到了直观、方便的效果，实现了更多的功能。
1.单片机及传感器的选择
MCS-51系列单片机集成度很高，具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点。MCS-51系列单片机实现起来较简单，本设计选用AT89S52单片机。
LM35是NS 公司生产的LM35 ，它具有很高的工作精度和摄氏温度线性成比例，可以提±1/ 4 ℃的常用的室温精度。考虑到性能等方面的因素，所以选择温度传感器LM35。
HU-10S 温湿度模块的作用是将湿度传感器的非线性电阻信号转换为线性电压信号输出， 方便使用。考虑到成本问题，选用Hu-10s湿度传感器。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。本设计光强的检测则采用光敏电阻，通过在不同光强下电阻值的变化来测量光强。
油气浓度传感器采用接触燃烧式气敏油气浓度传感器，该传感器以密封吸入方式达到防爆要求标准其检测元件是在铂丝绕成的线圈上镀以氧化铝或者氧化铝与氧化硅混合而成的涂覆层，经一定温度烧结而形成的球状多孔体。在氧化铝外表上敷有铂、钯等贵重金属作催化层，组装成气敏元件。
2.信号调理
TLC2252是TI公司先进的LinCMOSTM工艺制造的运算放大器，具有满电源电压幅度（rail-to-rail）输出性能，同时比现有的CMOS运放具有更好的输入失调电压和更低的功耗。TLC2252的输入电压±5V或者+5V和GND，供电时比较方便。为此，选用Analog公司的仪用放大器TLC2252作为放大器。
3.数据采集接口电路
转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。可采用三种方式：（1）定时传送方式 （2）查询方式 （3）中断方式 。本设计使用的是第三种方式。把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送，一旦确定转换完成，通过指令进行数据传送。
4.串口通讯通信接口电路
串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。通过串口通信电路，实现上位机和下位机之间的联系。
三、系统软件设计
整个系统的软件设计包括两个部分，即下位机端（单片机端程序）设计与上位机端（计算机端）设计。下位机程序是采用汇编语言编写，它要对各种环境参数进行采集，通过串口通信送到上位机。上位机程序除了控制上位机与用户的接口外，还要接收来自用户的操作指令，同时，接收和处理下位机传送过来的数据。上位机程序采用LabVIEW来编写，完成读取下位机采集的数据，并对数据进行实时显示、存储、处理与分析等。
四、结论
本系统设计以微电子技术与计算机技术为基础，设计了数据采集硬件电路和对数据进行处理的软件部分，同时，分别应用汇编语言和基于LabVIEW软件开发平台的 G （Graphics Language ，图形化编程语言）语言进行下位机和上位机的编程，通过不断地修改和调试，实现了单片机端和 PC端的串口通信，实现了对数据的采集、显示、分析处理以及存储等。
本设计对储油罐区环境监测提出了一种新的方案，实现了对储油罐区温度、湿度、油气浓度和光强环境的有效监测，大大提高了储油罐区安全性。此系统还具有适应性强，即投即用，简单、方便、经济、可靠等多个特点，具有很好的市场推广价值和应用价值。
参考文献
[1] 梅丽凤，王艳秋，张军.单片机原理及接口技术.清华大学出版社.1991：9-32.
[2] 李玉梅.单片机原理的应用设计.国防工业出版社.2006：56—144
[3]麦山，皮佑国. 基于单片机的协议红外遥控系统[J]. 电子技术， 1998，（05） .
[4]潘浩， 李洪彪， 张朝晖. 一种基于RS485总线的远程数据通信系统[J]. 仪器仪表学报， 2003，（S1）.
[5] 陈锡辉.LabVIEW 8.20程序设计[M].北京：清华大学出版社，2008.
作者简介：李宁旭，中国石油化工股份有限公司重庆石油分公司安全数质量处计量主管，助理工程师，毕业于西南石油大学测试计量技术及仪器专业；唐顺武，中国石油化工股份有限公司重庆石油分公司安全数质量处副处长，工程师，毕业于西南石油大学油气储运专业。
关键词：环境监测 储油罐区 数据采集 虚拟仪器
如今世界的油量需求越来越大，大量的油量储备是十分关键，但随之而来的就是如何才能保证储油罐区的安全，如何才能让监控人员方便的对储油罐区的温度、湿度、油气浓度和光强数据进行及时有效的观测和报警显得特别的重要。随着科技的发展，特别是计算机技术的广泛应用和迅猛发展，由传统的人工测量开始逐步向计算机智能监测方向发展。相比较而言，国外的油罐区安全监测系统性能好，但其价格过高，远远超出了我国广大用户的承受能力。而国内研制的系统大多计算精度低、稳定性和可靠性差。因此，研发出符合我国国情的油罐区安全的环境监测系统，不仅可以保障石油库区的安全生产，而且将加快石油行业的现代化管理进程。
一、系统总体框架
硬件电路主要有传感器电路、A/D转换电路、单片机最小系统、串口通信电路等模块组成。硬件电路通过温度、湿度、光强和油气浓度各自的测量电路，各个传感器把所需要的环境参数采集并经过处理，送到A/D转换器。单片机控制A/D转换器将其转换为数字信号，再通过串口将数据送到上位机，由上位机对其处理。
二、系统硬件电路
本系统由传感器电路、微控制器、通信接口和上位机软件构成。传感器输出的是就是表示环境参数的模拟量，经A/D、 转换成数字量，再用8052单片机将数据通过串口送到计算机，计算机运用虚拟仪器软件对数据进行存储、显示、处理。由于此设计由各个单元模块化组合，所以适合移植或构建到其它系统中，还可以根据需要修改子程序，灵活性较好。此外，与LabVIEW相结合，达到了直观、方便的效果，实现了更多的功能。
1.单片机及传感器的选择
MCS-51系列单片机集成度很高，具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点。MCS-51系列单片机实现起来较简单，本设计选用AT89S52单片机。
LM35是NS 公司生产的LM35 ，它具有很高的工作精度和摄氏温度线性成比例，可以提±1/ 4 ℃的常用的室温精度。考虑到性能等方面的因素，所以选择温度传感器LM35。
HU-10S 温湿度模块的作用是将湿度传感器的非线性电阻信号转换为线性电压信号输出， 方便使用。考虑到成本问题，选用Hu-10s湿度传感器。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。本设计光强的检测则采用光敏电阻，通过在不同光强下电阻值的变化来测量光强。
油气浓度传感器采用接触燃烧式气敏油气浓度传感器，该传感器以密封吸入方式达到防爆要求标准其检测元件是在铂丝绕成的线圈上镀以氧化铝或者氧化铝与氧化硅混合而成的涂覆层，经一定温度烧结而形成的球状多孔体。在氧化铝外表上敷有铂、钯等贵重金属作催化层，组装成气敏元件。
2.信号调理
TLC2252是TI公司先进的LinCMOSTM工艺制造的运算放大器，具有满电源电压幅度（rail-to-rail）输出性能，同时比现有的CMOS运放具有更好的输入失调电压和更低的功耗。TLC2252的输入电压±5V或者+5V和GND，供电时比较方便。为此，选用Analog公司的仪用放大器TLC2252作为放大器。
3.数据采集接口电路
转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。可采用三种方式：（1）定时传送方式 （2）查询方式 （3）中断方式 。本设计使用的是第三种方式。把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送，一旦确定转换完成，通过指令进行数据传送。
4.串口通讯通信接口电路
串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。通过串口通信电路，实现上位机和下位机之间的联系。
三、系统软件设计
整个系统的软件设计包括两个部分，即下位机端（单片机端程序）设计与上位机端（计算机端）设计。下位机程序是采用汇编语言编写，它要对各种环境参数进行采集，通过串口通信送到上位机。上位机程序除了控制上位机与用户的接口外，还要接收来自用户的操作指令，同时，接收和处理下位机传送过来的数据。上位机程序采用LabVIEW来编写，完成读取下位机采集的数据，并对数据进行实时显示、存储、处理与分析等。
四、结论
本系统设计以微电子技术与计算机技术为基础，设计了数据采集硬件电路和对数据进行处理的软件部分，同时，分别应用汇编语言和基于LabVIEW软件开发平台的 G （Graphics Language ，图形化编程语言）语言进行下位机和上位机的编程，通过不断地修改和调试，实现了单片机端和 PC端的串口通信，实现了对数据的采集、显示、分析处理以及存储等。
本设计对储油罐区环境监测提出了一种新的方案，实现了对储油罐区温度、湿度、油气浓度和光强环境的有效监测，大大提高了储油罐区安全性。此系统还具有适应性强，即投即用，简单、方便、经济、可靠等多个特点，具有很好的市场推广价值和应用价值。
参考文献
[1] 梅丽凤，王艳秋，张军.单片机原理及接口技术.清华大学出版社.1991：9-32.
[2] 李玉梅.单片机原理的应用设计.国防工业出版社.2006：56—144
[3]麦山，皮佑国. 基于单片机的协议红外遥控系统[J]. 电子技术， 1998，（05） .
[4]潘浩， 李洪彪， 张朝晖. 一种基于RS485总线的远程数据通信系统[J]. 仪器仪表学报， 2003，（S1）.
[5] 陈锡辉.LabVIEW 8.20程序设计[M].北京：清华大学出版社，2008.
作者简介：李宁旭，中国石油化工股份有限公司重庆石油分公司安全数质量处计量主管，助理工程师，毕业于西南石油大学测试计量技术及仪器专业；唐顺武，中国石油化工股份有限公司重庆石油分公司安全数质量处副处长，工程师，毕业于西南石油大学油气储运专业。