吴旭景
浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310016
摘要：移动式压力容器分为汽车罐车、铁路罐车和罐式集装箱等三大类别，其储运的介质大部分具有危险性，多为易燃易爆。为了防止介质的泄漏，最大限度降低事故发生率，我们需要对移动式压力容器进行极为严格的安全监测，制定系统的监测方案，形成合理有效的监测体系。
关键词：移动式压力容器；安全监测系统；设计与实现
引言：
移动式压力容器分为汽车罐车、铁路罐车和罐式集装箱等三大类别,其储运的介质绝大部分是易燃易爆以及有毒有害气体、低温气体和惰性气体,如液化石油气、环氧乙烷、液氧、液氮、液氩、液化天然气以及压缩天然气、氢气等。移动式压力容器广泛应用于石油与化学工业、航空航天工业、电子与机械工业、食品与烟草工业以及医疗等许多领域。特别是近几年来,我国加快城市燃气化的步伐和加大环境保护的力度,对移动式压力容器的需求量迅速增加,使其在国民经济的发展中起着非常重要的作用。
1 储运介质的探测
要对压力容器进行系统的监测，首先就要从其储运的介质人手，对其探测和报警是整个安全监测系统的基础，需要对所储运的介质进行数据统计和参数分析，精确记录，为监测系统提供相关的信息特别需要注意的是储运的液体，是最容易出现泄漏的。在储运过程中，非常容易由于设备的安全监测和保养不当，造成泄漏。主要泄漏部位是设备结合的地方，阀门密封周围等。而液化气的储运有着更大的安全隐患，液化气的特殊质地，使其在很小的体积内积聚了相当大的能量，如果在储运过程中与外界环境接触不当，很容易形成沸腾甚至是爆炸。由于所储运介质的上述特殊性，对其监测就成为必不可少的工作。要获取不同介质在不同事故发生时的初期信息，将这些信息记录下来，并且转换为信号，为后期的报警系统做足准备基本的报警系统主要有温度和压力的传感器，火灾探测器等等，这些报警设施在探测介质的储运状况方面有很大的作用。
2 监测系统的基本功能和特点
移动式压力容器的安全监测系统有其自身的基本功能和基本特点，这些系统基本上是通过特殊的上位机，对储运中的介质的温度、压力、浓度等重要参数进行实时记录，上位机中有数值设定和报警界限，并且安装有声光报警讯号，一旦储运的介质出现异常情况，会及时反映在数据变化和实时趋势曲线中，必要时进行报警提示。
具体来讲，这种系统的信息采集是相对独立的，对所储运的介质也是采用多点多种参数的记录，并通过RS485网络和USB接口上传数据，这种形式的监测系统易于操作且价格低廉，可以及时有效地反映介质的异常参数变化另外，在主监控中线的电脑上，这种监测参数是更为人性化的，一般采用图形等方式，让工作人员可以更加直观和准确地判断介质储运情况。
3 硬件设计
下位机的多单片机工作数据采集模块实现了多路、多点参数的数据采集。多路是指每个测量点的集成模块上有多个参数的输入回路,即在每个点对多个参数进行测量，本系统中指温度、压力等参数。多点是指不同位置有多个上述的集成模块进行测量。多个测量模块构成了系统下位机的布局网络。系统传感器电路是整个下位机系统的最前端部分,由传感器、调理电路、A/D转换器、微控制器及RS485转换芯片等组成。
下位机的控制核心部分为AT89C52型单片机,其指令系统与M CS-51完全兼容。A/D转换器选用TLC2543,它是T I公司的12位串行模数转换器,具有11路模拟输入通道,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源，且价格适中,分辨率较高。上位机部分用Lab VIEW平台实现监控面板的设计和功能键的实现。上、下位机的连接通过RS485协议和USB接口来完成。在PC端有一个双向RS485～U SB的转换接口,利用这个转接口接收R S485的数据并通过USB接口传输至PC机进行分析处理。而主机向设备发送数据的过程则正好相反:主机向USB口发送数据,数据通过RS485～U SB转接口转换为RS485协议向远端输送。
通用串行总线(USB)是一些PC大厂商,如Microsoft、Intel等为了解决日益增加的PC外设和有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制订的一种串行通信的标准,自1995年在Comdex上亮相以来至今已广泛地为各PC厂家所支持。现在所生产的PC几乎都配备了U SB接口。Microso ft的Windo w s98、N T、XP等以及Mac OS、Linux、Free BSD等流行的操作系统都具有对USB的支持。USB的优点主要是速度快、设备安装和配置容易、易于扩展、能够采用总线供电、使用灵活等,但是其最大的缺点是传输距离短,即使使用Hub,也不超过几十米。RS485标准是由EIA(电子工业协会)和TIA(通讯工业协会)两个行业协会共同制订和开发的。它是在RS422的基础上为了扩展应用范围和通讯能力,增加了多点、双向通信能力。同时增加了发送器的驱动能力和通讯冲突的保护特性,通过差分传输扩展总线的共模范围。它具有传输距离长(可达1200m以上)、可挂接多个设备等优点,但是其传输速度慢,采用总线方式,设备间相互影响,可靠性差,需板卡支持,安装麻烦。然而RS485的缺点恰好能被USB所弥补,而USB传输距离的限制恰好又是RS485的优势所在。所以将两者结合起来,就能产生一种快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。
4 监测系统的软件设计
我们这个设计方案主要采用美国国家仪器(M)公司开发的Lah VIE`V语言系统，这个系统是一种编程语言，其中包括了十分丰富和大量的数据采集和数据分析程序，使用这种编程语言的用户可以用其编写程序，写出来的程序一般都比较简单和直观，便于掌控和调试，是适合移动式压力容器安全监测系统使用的。另外，利用它编制USB应用程序，将两者结合可以最大限度发挥它们的优势，既便于调试和掌控又精准到位具体来讲就是通过USB总线，最大限度和最快速地采集参数数据，并且实时传送到主机，主机通过Lah VIE`V的运用进行数据的分析和记录因此，需要制作一个USB设备的软件，并且生成相应的接口模块具体的USB设备软件。如下图所示
结语：
综上，在本研究中对移动压力容器在介质储运过程中的重要意义做了阐述，进而从介质的探测人手，重点分析监测系统的基本功能和特点，并且提出了具体的设计方案使得整个系统更为可行、有效及人性化,这也是现今安全测控设施的发展方向。
参考文献：
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