基于WINCE的天然气流量计算机系统的设计与实现

【摘要】：天然气流量计量是一项重要技术基础工作,是影响天然气产业发展的重要因素。流量计算机是负责天然气管道流量的测量设备,肩负着流量计量系统最基础的测量管理职责。因此保证流量计算机的运行稳定、计量准确十分重要。为了满足天然气流量计量的实时性和可靠性要求,开发一款稳定性高且性能优的流量计算机具有重要的现实意义。本课题以成都国光电子仪表有限责任公司天然气流量计算机系统开发升级项目为背景,设计并开发了一款高实时性、运行可靠的流量计算机。本文所设计与开发流量计算机应用于标准孔板流量计的天然气测量工作。在对孔板流量计流量计算方法的分析与研究基础上,优化了压缩因子计算流程,极大地缩减了流量计算耗时,使实时流量计算在本文所选硬件平台上得以实现。根据天然气计量系统技术要求,结合实际应用情况,确立了系统的总体架构。分析了硬件平台VP-25W1和WINCE系统特点,完成了软件架构的分析与设计,为系统设计了多线程工作体系与线性化的业务逻辑。针对业务需求,设计并开发了高效的内部寄存器系统,优化了数据处理流程并提高了系统性能。流量计算机软件使用C#语言编写,运行于.NET CF环境。软件以主工作线程为主体,主工作线程周期性地执行数据采集、流量计算、数据存储、显示刷新等任务。实时且高精度的流量计算确保了计量的准确性,采用前补偿算法完成流量补偿工作。开发了基于SQLite的数据存储管理系统,高效可靠地管理系统运行参数、历史数据和系统事件。Modbus TCP服务器和TCP服务器分别为监控中心提供实时流量数据和历史流量数据。设计并开发了RTU端监控软件,能够查看各路流量计实时数据和历史数据,且具备参数设置、流量计状态更改等功能。系统具备良好可扩展性和二次开发能力。本文设计并开发的流量计算机能够实时完成数据采集、流量计算、动态显示、参数设置、系统校时、实时数据上传和历史数据存储管理等功能,满足天然气流量计量的自动化、智能化和网络化需求,为定制性强、实时性要求高且稳定可靠的天然气流量计量设备设计与开发提供了方法和思路。 【关键词】：天然气 孔板流量计 流量计算机 WINCE 流量计算
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-14
• 1.1 课题背景及研究意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-12
• 1.3 本文研究内容12-13
• 1.4 本文组织结构13-14
• 第2章 天然气流量计量原理与压缩因子计算优化14-28
• 2.1 孔板流量计14-17
• 2.1.1 孔板流量计安装示意图14-15
• 2.1.2 孔板结构分析与测量原理15-16
• 2.1.3 孔板流量计取压方式16-17
• 2.2 天然气流量计量17-22
• 2.2.1 天然气标准参比条件下体积流量计量17-21
• 2.2.2 天然气体积发热量计量21
• 2.2.3 流出系数C修正21-22
• 2.3 天然气压缩因子计算与优化22-27
• 2.3.1 AGA NX-19算法23-24
• 2.3.2 AGA8-92DC算法24-25
• 2.3.3 压缩因子计算优化25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 天然气流量计算机的分析与设计28-41
• 3.1 天然气流量计算机系统基本技术要求28-29
• 3.1.1 硬件基本技术要求28
• 3.1.2 软件基本技术要求28-29
• 3.2 流量计算机功能需求分析及总体设计29-32
• 3.2.1 系统功能需求分析29
• 3.2.2 系统整体设计框图29-32
• 3.3 流量计算机软件架构设计32-36
• 3.3.1 流量计算机软件框架设计32-34
• 3.3.2 软件工作逻辑34-35
• 3.3.3 系统初始化35-36
• 3.4 寄存器系统36-40
• 3.4.1 原始数据队列37
• 3.4.2 工作寄存器37-38
• 3.4.3 中间寄存器38-39
• 3.4.4 Modbus寄存器39-40
• 3.4.5 数据库存储寄存器和TCP服务器寄存器40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 天然气流量计算机软件实现41-66
• 4.1 系统开发平台与开发环境41-43
• 4.1.1 .NET Compact framework简介41-42
• 4.1.2 软件开发环境与PACSDK42-43
• 4.2 系统主工作线程43-48
• 4.2.1 工作线程运行流程43-44
• 4.2.2 原始数据提取44-45
• 4.2.3 流量计算与补偿45-46
• 4.2.4 历史数据存储46-47
• 4.2.5 系统校时47-48
• 4.3 数据采集与存储管理48-53
• 4.3.1 数据采集48-49
• 4.3.2 数据存储管理49-53
• 4.4 流量计量与补偿53-57
• 4.4.1 流量计算54-55
• 4.4.2 压缩因子计算55-56
• 4.4.3 流量补偿计算56-57
• 4.5 通信系统57-63
• 4.5.1 Modbus TCP服务器57-60
• 4.5.2 TCP服务器60-63
• 4.6 系统开发与扩展63-65
• 4.6.1 Log系统63-64
• 4.6.2 系统接口与二次开发64-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第5章 流量计算机系统配置与测试66-75
• 5.1 流量计参数66-67
• 5.2 流量计算机参数上位机配置67
• 5.3 流量计历史流量数据上传67-69
• 5.4 系统测试69-74
• 5.4.1 软件正确性测试69-71
• 5.4.2 软件性能测试71-72
• 5.4.3 流量计参数设置与数据上传测试72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 总结与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80

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