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基于虚拟仪器的压力监测系统

第1章绪论

1.1论文背景
随着天然气使用的普及，越来越多的天然气开始被应用于居民的生活以及各行各业的工作中。随之而来的就是更多的天然气管道被铺设在城市以及工业现场。天然气开始担任更多的关键角色，比如医院，工厂，学校的供暖设施，居民的日常生活等。这就对供气站的供气质量提出了更高的要求。当供气站的供气压力由于阀门堵塞而变的很小时，经过管道的运输减压，到达使用端时供气压力已经不能使天然气被正常使用了。或则当高压段的阀门没有很好的减压，而使天然气在管道中以很高的压力来传输时，就有可能使管道爆破，而天然气又属于易燃易爆的气体，这样就会带来安全事故。所以对供气站供气压力的检测是非常重要的。
天然气中转站图1-1一般分为高压中转站和中压中转站。其中高压中转站一般设立在天然气被开采的那一端，它主要负责将天然气运输到各个城市。中压中转站一般设立在大型医院，工厂或则居民区里，它主要负责将天然气运输到各个使用端口。而压力记录仪一般就使用在天然气中转站中。用来实时的监测管道的压力。

图1-1天然气中转站示意图
一般我们是在供气站阀门的两侧来采集压力值，根据两侧的压力值来判断出当前阀门是否正常工作，再分别根据两侧的压力值来判断压力是否超出了标准范围，从而采取相应的措施。所以为了保证天然气的供气质量，对压力的监测是非常重要的。当供气压力不正常的时候，现场工人就能够及时的去调整减压阀门或则检查运输管道。
如上图所示，由高压侧运输过来的天然气首先经过中压进气阀门的调节，然后由过滤器过滤，由于运输过来的天然气里可能含有杂质，所以必须要经过过滤器来过滤杂质，否则，运输时间长了以后就有可能堵塞阀门或则管道，从而造成通气不畅。在经过过滤器之后，就要由我们的压力检测设备来检测主调压阀之前的压力值了，进口的压力范围一般在0.02～0.8MPa，所以，在高压侧我们要采用一个量程大的压力记录仪P1，在经过主调压器之后，管道气体的压力范围一般在1.5～440KPa之间，所以我们采用一个量程小的压力记录仪P2来测量压力就行了。当中压出气处的压力过大时，安全阀门就会打开，从而主阀门关闭。
测控技术在现代科学技术、工业生产和国防科技等诸多领域中应用十分广泛，它的现代化已被认为是科学技术、国防现代化的重要条件和明显标志。20世纪70年代以来，计算机、微电子等技术迅猛发展，在其推动下，测控仪器与技术不断进步，相继诞生了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性虚拟仪器等微机化仪器及其自动测控系统，计算机与现代化仪器设备间的界限日渐模糊，测控领域和范围不断拓宽。
电子测量技术作为测控技术的一部分，其发展总是与自然科学，特别是电子技术的最新发展紧密相连。从传统的电测量指示仪表、数字化仪表到智能仪器，再到虚拟仪器，电子测量技术发生了革命性变化。虚拟仪器改变了传统测量仪器的概念、模式和结构，用户完全可以自己定义一起的功能和参数，即“软件即是仪器”，虚拟仪器以其特有的优势显示了强大的生命力。
虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程技术，代表了测量仪器与自动测试系统的未来发展方向。采用虚拟仪器构建测试仪器，开发效率高，可维护性强，测试精度、稳定性和可靠性能够得到充分的保证，具有很高的性能价格比，节省投资，便于设备的更新和功能的转换与补充。因此，虚拟仪器在产品性能测试、设备故障诊断、生产过程控制中得到普遍应用。
1.2国内外研究进展
对于天然气管道压力检测设备的研究，到目前为止在国外的文献上还查不到太多电子式的压力记录设备，大多还是采用机械式的压力监测设备。从很早就开始了研究。根据我国的天然地理位置，天然气主要集中在四川省。我国建成的第一条天然气运输线是巴渝输送管道，当时还是采用机械式的压力表来监控的配气站压力。然而随着电子技术的发展，最近我国国内涌现出了一批制造电子式压力记录仪的公司，比如：
（1）北京中西远大科技有限公司。他们生产的DruckTest2000，主要用于天然气管道的压力检测。屏幕上可以同时显示历史最大和最小压力值，以及当前压力值。测量范围0～20MPa以及20～200MPa，测量精度能够达到0.5%。
（2）宝鸡恒通电子有限公司。他们生产的平膜型NP93420-II压力记录仪，也主要是应用于天然气管道的压力测量，测量范围0～7MPa，最小量程为5KPa，测量精度能够达到0.1%。
（3）广州骏凯电子科技有限公司。他们生产的便携式数字微压记录仪JKDP2000，主要应用于各种管道，烟道内较小静压，全压，动压的测量。它具有体积小，重量轻，现场测试准确，简便，快速等特点。它的测量范围是0～1999Pa，分辨率能够达到1Pa左右。
1.3论文主要任务
本论文的主要任务有：
（1）研究目前天然气管道压力的监