1 引言
目前,液化气广泛用于居民生活和工业生产的各个领域,液化气流通过程中大部分业务需要针对气体和液体进行流量计量。现有系统主要是称重计量仪表作为计量装置。以人工方式作计量数据的采集和统计汇总。人工方法存在费时费力,各个计量点都容易出现人为数据错误的缺点,造成不必要的损失和漏洞。而且人工处理石油液化气储运数据,是属于挂流水帐,各类原始数据的关系是分离的,不方便及时查询和管理,无法作出正确的经营决策。
将嵌入式系统应用到石油液化气储运数据中,首先可以对设备进行实时的运行状态监测,无需要人工干预即能自主运行;其次可以根据设备运行条件的改变,自适应地调节自身的功能来保证监控及诊断的准确性。杜绝石油液化气储运各个环节可能出现的漏洞,提高企业经济效益;最后可以把各类石油液化气储运原始数据有机地组合在一起,统筹处理数据的输入、查询、统计及显示和输出,使处理石油液化气储运数据的过程通畅、合理、快捷、准确。
2. 嵌入式系统及其石油液化气储运现场实时数据传输系统解决方案
2.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统不以独立设备的物理形态出现,嵌入式系统的部件根据主体设备以及应用的需要,嵌入在主体设备内部,发挥着运算、处理、存储以及控制等作用。从体系结构看,嵌入式系统主要以嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。早期的嵌人式系统以单个芯片为核心,大部分应用于工业控制系统中,后来发展为以嵌入式CPU、嵌入式实时操作系统(RTOS)为核心的新型组成结构。但随着信息技术的发展,网络通信已经是嵌入式系统设计所必须考虑的问题,可以说嵌入式TCP/IP技术是嵌入式计算机系统与Internet技术相互结合的产物,基于Internet的嵌入式系统成为一个研究热点。
2.2 系统的总体设计特点
本系统具有功耗低、可靠性高、功能完备等特点。系统的耗电量为1～3W,由于系统功耗很低,专用于工业级领域,因此在器件的选用、系统的抗干扰设计等各个方面都进行了严格的论证和实验分析,其运行可靠性得到了保证。系统使用400MHz以上主频的32位微处理器,总线为100MHz,无论是高速实时处理还是大容量数据传输都能够满足,全新的设计体系使得整个系统具有强大的处理能力和广泛的升级空间。该系统对于用户来说,由于操作系统的支持,使用中根本感受不到体系的差异,而对于进行开发人员来讲,以前在X86平台下编写的程序,也只需做一次重新编译简单移植一下即可,从而最大限度的保护了用户的资源,增强了系统的可扩展性。
2.3  硬件结构
针对传输数据量,实时数据采集控制盒中的核心控制芯片选用了Intel XScale255。其它电路包括A/D接口、I/O接口芯片、电压变换芯片、充电保护芯片、滤波电路、显示驱动等部分组成。系统使用的网卡芯片是选用Realtek公司生产的RTL8019AS构成,它是一种低价位的通用以太网控制器,采用了高度集成化的设计。现场传感器采集的信号为温度、压力、流量信号,均为模拟信号,需进行A/D转换。硬件结构框图如图1所示:

2.4  软件结构
2.4.1 操作系统
嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心,通常包括与硬件相关的底层驱动程序、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形用户界面(GUI)等。专门负责管理存储器分配、中断处理、任务调度等功能。本设计采用嵌入式Linux作为操作系统,嵌入式Linux是一种由内核(kerne1)以及根据需要定制的系统模块组成的小型操作系统。相对于其他嵌入式RTOS,它具有鲜明的特点:微内核结构,最多几百KB;免费开放源代码,具有可裁剪性,能根据特定需求自行设计;具有优秀的网络、数据库支持功能,支持TCP/IP等常见协议,能够实现数据的网络通讯和实时处理。
系统在启动时,由BootRom将Linux内核从FLASH/ROM映像到RAM中,对系统的软硬件环境进行初始化。应用程序中相关内容的初始化作为应用程序引导模块,固化在FLASH/ROM上,以便主机上电后可以由内核程序将其读到RAM文件系统中,再由这部分引导应用程序运行模块。由于该系统是基于全IP的稳定网络,在考虑了网络带宽和系统通信量的基础上,我们选择心跳检测的正常阀值为1秒,数据恢复策略采用即时传送数据。