便攜式船舶液艙容積查詢系統(tǒng)的設計

便攜式船舶液艙容積查詢系統(tǒng)的設計

0計量業(yè)務成本查詢中國現(xiàn)在主要是按照石油的質量進行貿易的。在裝載液體貨物時，應將液體貨物的儲存密度、溫度和體積測量為內部的。然后根據(jù)gb和t1885-1998的氣象表和氣象表進行換算，以獲得貿易交付的質量。每次貿易交接都需對十多個液貨計量艙的容量進行查表計算,其中還涉及縱傾修正、高度容量內插等。由于計算步驟的繁瑣,查表內容多等往往容易引起錯誤,故計量人員使用極為不便。本文介紹的船舶液艙容積查詢系統(tǒng)可以實現(xiàn)在輸入相關的計量值后,系統(tǒng)自動顯示液艙的液貨質量和容積,克服了人工查表帶來的種種不便和可能產(chǎn)生的錯誤。1標準體積修正系數(shù)kvf20一般船舶液艙內油品體積和質量計算過程如下:1)根據(jù)在液艙量油管測得液面高度值,并根據(jù)船舶浮態(tài)計算出船舶縱傾值后,用液艙容積表查得在t溫度下船艙油品體積;2)根據(jù)在t溫度下測得的液艙油品視溫度和視密度查得標準密度;3)根據(jù)標準密度和計量溫度t查得標準體積修正系數(shù);4)根據(jù)標準溫度、標準密度、標準體積修正系數(shù)、t溫度下船艙油品體積直接計算質量m=(ρ20-0.0011)×Vt×KVCF20式中:m——油品在空氣中的質量;ρ20——油品20°時的標準密度;KVCF20——油品20°時的體積修正系數(shù);Vt——油品在計量溫度t時的體積;(注:0.0011為空氣浮力修正系數(shù)。)根據(jù)以上步驟,船舶液艙油品容積(質量)查詢系統(tǒng)需要實現(xiàn):船舶名稱、船舶液艙號、空高、縱傾值、視溫度和視密度等信息輸入后,系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫進行自動查詢,并顯示和存儲油品的容積和質量,相應的在硬件上有五個功能按鍵和一個備用按鍵:空高(液高測量)、查詢(數(shù)據(jù)庫查詢)、存儲(油品信息存儲)、艙號、瀏覽(軟件界面切換)。2液位測量頭的實現(xiàn)便攜式船舶液艙容積查詢系統(tǒng)由液位測量傳感頭和嵌入式計算機管理系統(tǒng)組成。液位測量傳感頭主要實現(xiàn)液面與上計量點基準之間的距離(高度)測量。它可由激光液位測量頭或由人工輸入液位值至系統(tǒng)來實現(xiàn)。嵌入式計算機管理系統(tǒng)實現(xiàn)油品信息的數(shù)據(jù)庫管理,控制液位測量傳感頭的工作,以及鍵盤輸入、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)管理等。嵌入式計算機管理系統(tǒng)和液位測量傳感頭之間是主從式控制關系,嵌入式計算機管理系統(tǒng)為主控器(Master),液位測量傳感頭為從控制器(Slave),二者的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-232串行通信方式和Modbus通信協(xié)議。3硬件組成及功能船舶液艙容積查詢系統(tǒng)由于是在現(xiàn)場使用,在硬件上需要考慮體積小、便于攜帶以及防爆等,另外,考慮到硬件還需接入液位傳感器信號并對其進行相應處理,因此硬件選用了HiTech公司的PWS6500型人機界面數(shù)控裝置。人機界面(HMI)是一種圖形化人機交互平臺,其硬件基本結構由觸摸屏和嵌入式計算機(如ARM)組成,應用程序可以在圖形化組態(tài)開發(fā)軟件環(huán)境下進行開發(fā)。由于PWS6500不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫開發(fā),因此采用單獨開發(fā)嵌入式計算機文件管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理功能。硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。人機界面為主控器,主要是控制液位測量傳感頭的工作,獲得測量數(shù)據(jù),并將測量數(shù)據(jù)傳送給嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),由其完成油品信息的查詢和測量數(shù)據(jù)存儲后再在人機界面液晶屏上顯示查詢結果。嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能如下:1)判別及實現(xiàn)按鍵的功能;2)控制、獲取和處理激光測距傳感頭的測量數(shù)據(jù);3)根據(jù)人機界面輸入的油品檢索信息,如艙號、空高、縱傾值、視溫度和視密度等信息,對數(shù)據(jù)庫進行查詢,根據(jù)查詢結果,計算得到油品的容積和質量,并將結果存儲到SD卡中,便于事后進行數(shù)字化管理。嵌入式數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)的硬件結構如圖2所示。4軟件部分整套軟件設計主要分為四個部分:人機界面軟件、油品信息查詢軟件、液位測量控制和測量數(shù)據(jù)處理軟件。系統(tǒng)的軟件工作流程如圖3所示。4.1查詢進程界面在HiTech公司的人機界面HMI-ADP6.02軟件環(huán)境下,設計了三個界面:液位測量值(界面1)、油品信息數(shù)據(jù)庫(界面2)、數(shù)據(jù)庫查詢進程(界面3)。1)液位測量界面:等待查詢接收DSP傳送的數(shù)據(jù)和命令;接收測量數(shù)據(jù),顯示空高測量值;接收命令。液位測量值界面如圖4所示。液位測量控制界面(界面1)軟件框圖如圖5所示。2)油品信息數(shù)據(jù)庫查詢界面(如圖6所示):等待查詢接收DSP傳送的數(shù)據(jù)和命令。數(shù)據(jù):顯示艙號、縱傾值、空高、視密度、視溫度、修正系數(shù)、標準密度、液深、容積、質量等。有如下幾種命令:改變艙號命令:顯示修改后的艙號。數(shù)據(jù)庫查詢命令和油品信息存儲命令:切換到數(shù)據(jù)庫查詢進程界面。油品信息數(shù)據(jù)庫界面軟件框圖如圖7所示。3)數(shù)據(jù)庫查詢進程界面(如圖8所示):等待查詢接收DSP傳送的命令,時間和日期顯示。進程完畢自動返回油品信息數(shù)據(jù)庫查詢界面。4.2系統(tǒng)軟件設計1)數(shù)據(jù)庫轉換軟件。油品信息有三個數(shù)據(jù)庫文件(縱傾值容積表、產(chǎn)品標準密度表、產(chǎn)品體積修正表),數(shù)據(jù)庫類型基本是Access或Excel格式。為了便于DSP軟件實現(xiàn)對油品信息的查詢和管理,需要將Access數(shù)據(jù)庫文件轉換成16進制文本格式文件,TXT文件。轉換后的16進制TXT文件中的縱傾值容積表、油品標準密度表、油品體積修正系數(shù)表的格式見表1、表2、表3。2)DSP(數(shù)字信號處理器)軟件設計。在CCS3.1編譯環(huán)境下,設計了系統(tǒng)的DSP軟件程序。主要程序有:串行通信,包括與激光液位測距頭通信程序和與人機界面的通信程序;SD卡驅動,包括SD卡初始化、SD卡讀寫;FAT32文件管理軟件,包括油品信息數(shù)據(jù)文件的讀取和油品測量結果(如空高、容積和質量)文件的存儲操