張樹(shù)文《油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化》2節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)課件

張樹(shù)文《油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化》2節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)課件2024-02-01數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成及原理數(shù)據(jù)采集過(guò)程及關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)方法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中應(yīng)用案例數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)contents目錄數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述01數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種用于實(shí)時(shí)收集、處理、存儲(chǔ)和傳輸各種數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分。定義數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和記錄油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位等，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理和分析，為油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)定義與功能油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)具有工藝流程復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、運(yùn)行環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，為系統(tǒng)控制和管理提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中應(yīng)用背景數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作用油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)特點(diǎn)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化程度不斷提高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為關(guān)鍵技術(shù)在其中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了較為完善的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，技術(shù)水平也在不斷提高。國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)成熟，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在其中扮演著重要角色。一些國(guó)際知名公司如霍尼韋爾、艾默生等推出了先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品和解決方案，為全球油氣儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。發(fā)展趨勢(shì)隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化方向發(fā)展。未來(lái)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將會(huì)更加注重實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性，為油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的安全、高效、智能化運(yùn)行提供更加完善的技術(shù)保障。國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成及原理02電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電偶、光電傳感器等；傳感器類型測(cè)量范圍、精度、穩(wěn)定性、可靠性、響應(yīng)速度、使用環(huán)境等。選擇依據(jù)傳感器類型及選擇依據(jù)根據(jù)傳感器輸出信號(hào)特點(diǎn)設(shè)計(jì)合適的放大電路和濾波電路；信號(hào)放大與濾波隔離與保護(hù)線性化處理采用光電隔離、電磁隔離等技術(shù)，保護(hù)后續(xù)電路免受干擾和損壞；對(duì)非線性輸出信號(hào)進(jìn)行線性化處理，提高測(cè)量精度。030201信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)PCI、PXI、USB、Ethernet等接口類型的數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡類型采樣率、分辨率、通道數(shù)、輸入范圍、觸發(fā)方式等；選擇依據(jù)根據(jù)實(shí)際需求配置數(shù)據(jù)采集卡的參數(shù)，如采樣率、通道選擇、觸發(fā)方式等，并進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)置。配置方法數(shù)據(jù)采集卡選型與配置方法數(shù)據(jù)采集過(guò)程及關(guān)鍵技術(shù)03

模擬信號(hào)數(shù)字化處理方法采樣將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化，即每隔一定的時(shí)間間隔取一個(gè)信號(hào)值。采樣頻率應(yīng)滿足奈奎斯特采樣定理，以避免信號(hào)混疊。量化將采樣得到的信號(hào)值在幅度上進(jìn)行離散化，即將連續(xù)變化的信號(hào)值映射到有限的離散值上。量化精度決定了數(shù)字化信號(hào)的分辨率。編碼將量化后的離散信號(hào)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，便于計(jì)算機(jī)處理和存儲(chǔ)。常見(jiàn)的編碼方式有二進(jìn)制編碼、格雷碼等。采用優(yōu)質(zhì)元器件、合理設(shè)計(jì)電路布局、加強(qiáng)電源濾波等措施，提高硬件系統(tǒng)的抗干擾能力。硬件抗干擾采用數(shù)字濾波、軟件陷阱、指令冗余等技術(shù)，對(duì)軟件進(jìn)行加固處理，提高軟件系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。軟件抗干擾采用差分傳輸、屏蔽線傳輸、光纖傳輸?shù)燃夹g(shù)，減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的干擾和衰減。傳輸抗干擾抗干擾技術(shù)提高信噪比策略采用高速處理器、優(yōu)化算法、并行處理等技術(shù)，提高數(shù)據(jù)采集和處理的速度，確保實(shí)時(shí)性要求得到滿足。同時(shí)，合理設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)度策略，避免任務(wù)沖突和延遲。實(shí)時(shí)性保障措施采用硬件同步和軟件同步相結(jié)合的方式，確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中各個(gè)部分之間的同步性。硬件同步主要利用時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，軟件同步則通過(guò)算法和控制邏輯實(shí)現(xiàn)同步。對(duì)于分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還需要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲和時(shí)鐘漂移等因素對(duì)同步性的影響。同步問(wèn)題解決方案實(shí)時(shí)性保障措施和同步問(wèn)題解決方案數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)方法04校準(zhǔn)方法定期對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除系統(tǒng)誤差，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度。誤差范圍數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差范圍應(yīng)在允許范圍內(nèi)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測(cè)試信號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度評(píng)估指標(biāo)及測(cè)試方法03數(shù)據(jù)記錄在穩(wěn)定性考察過(guò)程中，應(yīng)詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以便后續(xù)分析。01考察時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性考察時(shí)長(zhǎng)應(yīng)足夠長(zhǎng)，以充分反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性。02條件設(shè)置在穩(wěn)定性考察期間，應(yīng)設(shè)置不同的環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動(dòng)等），以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性考察時(shí)長(zhǎng)和條件設(shè)置平均無(wú)故障時(shí)間故障恢復(fù)能力惡劣環(huán)境適應(yīng)性長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性可靠性評(píng)估指標(biāo)及測(cè)試方法01020304評(píng)估數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在連續(xù)工作過(guò)程中，平均無(wú)故障工作的時(shí)間長(zhǎng)度。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在發(fā)生故障后，能否迅速恢復(fù)正常工作的能力。測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在惡劣環(huán)境（如高溫、低溫、高濕、強(qiáng)電磁干擾等）下的可靠性表現(xiàn)?？疾鞌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中的性能穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中應(yīng)用案例05010204管道泄漏檢測(cè)中應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道壓力、流量等參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)比分析歷史數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位管道泄漏點(diǎn)減少油品損失，保障管道安全03實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐液位高度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄液位變化數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)油罐異常狀態(tài)避免油品溢出或空罐運(yùn)行01020304油罐液位監(jiān)測(cè)中應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或異常數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)提高泵站設(shè)備運(yùn)行效率和可靠性泵站狀態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)06123隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化傳感器將成為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要組成部分，具有自校準(zhǔn)、自診斷、自適應(yīng)等功能。智能化傳感器技術(shù)將計(jì)算任務(wù)從云端推向數(shù)據(jù)源頭，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效率和智能化水平。邊緣計(jì)算技術(shù)利用人工智能技術(shù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)分類、異常檢測(cè)等智能化處理。人工智能技術(shù)智能化發(fā)展方向預(yù)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各種傳感器設(shè)備的互聯(lián)互通，提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。云計(jì)算平臺(tái)利用云計(jì)算平臺(tái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)采集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和規(guī)律，為油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)化和決策提供支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集中應(yīng)用前景數(shù)據(jù)安全問(wèn)題01加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安全防護(hù)措施，采用加密技術(shù)、訪問(wèn)控制等手段保障數(shù)據(jù)安全。傳感器精度問(wèn)題02提