LabVIEW在監(jiān)測天然氣田管線中的應(yīng)用虛擬儀器

LabVIEW在監(jiān)測天然氣田管線中的應(yīng)用虛擬儀器

的條件需要革命性的解決方案

經(jīng)過數(shù)千年累積的大量碎石堆導(dǎo)致了如今海床上極度的崎嶇不平，而我們則需要在這樣的海床上部署天然氣管線。所以，需要在海底管線上安裝一個(gè)實(shí)時(shí)振動監(jiān)測系統(tǒng)，以測試損害并對其采取快速應(yīng)對措施。北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司通過LabVIEW開發(fā)了一套用于天然氣田的*監(jiān)測系統(tǒng)。

自然環(huán)境對于海底管線監(jiān)測系統(tǒng)的需求

該監(jiān)測系統(tǒng)必須能工作于的海底環(huán)境，其中包括水下激流、低可見度、低功耗、洋流、崎嶇海底所引發(fā)的湍流以及管線內(nèi)部氣流的變化等。除了這些的條件，該項(xiàng)目需要：一個(gè)嚴(yán)格的開發(fā)時(shí)間規(guī)劃以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，一個(gè)低功耗的現(xiàn)成硬件實(shí)現(xiàn)平臺以及一個(gè)具有內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄功能的高度可靠的系統(tǒng)。

利用LabVIEW自動生成C代碼以滿足軟件開發(fā)的進(jìn)度要求利用面向Blackfin 處理器的LabVIEW 嵌入式模塊，工程師可以在不到12個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，由LabVIEW圖形化環(huán)境生成超過50000行C 代碼，從而縮短開發(fā)時(shí)間。

該圖形化代碼和所生成的C 代碼由8 個(gè)異步線程組成，其中4 個(gè)線程需要線程間的通信。根據(jù)Bj∅rge 的調(diào)研，77% 的反饋者認(rèn)為一名普通的嵌入式程序員每個(gè)月可以生成1000 行C 代碼或更少的調(diào)試后的C 代碼。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測算，利用直觀的LabVIEW 圖形化編程方式，該工程師能夠完成超過4-6 倍的代碼。

利用現(xiàn)成的嵌入式硬件進(jìn)行部署

北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司通過LabVIEW 軟件與ADI 公司的嵌入式數(shù)字信號處理（DSP）芯片Blackfin 的結(jié)合，按照計(jì)劃進(jìn)度提供軟件解決方案。利用圖形化編程技術(shù)與面向Blackfin 處理器的LabVIEW 嵌入式模塊中的軟件工具，。

內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄功能、可靠的、低功耗、電池供電的系統(tǒng)

為了記錄所有三個(gè)軸上的振動情況，北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司將同步測量點(diǎn)（被稱為鉗式傳感器套件（CSP））按規(guī)則間隔地附著在管線上。該CSP 受控于一個(gè)安裝在海床上的慣性主傳感器套件（MSP）。該MSP同時(shí)還記錄了能完整表示特征所需的水流、含鹽度、溫度和壓力等參數(shù)。CSP 單元與MSP 單元通過聲波調(diào)制解調(diào)器無線連接。該監(jiān)測系統(tǒng)提供三種基本操作模式。

1.     *數(shù)據(jù)錄入：MSP 會間隔一定的時(shí)間后被喚醒，而間隔時(shí)間的長短可以自行配置，典型情況下每三個(gè)小時(shí)喚醒一次。首先，它根據(jù)補(bǔ)償?shù)男枰獪y量其與每個(gè)CSP 之間的距離。然后，該MSP 通過發(fā)送一組對所有CSP節(jié)點(diǎn)的調(diào)用，發(fā)起分布式模擬數(shù)據(jù)記錄，頻率為10-20 赫茲，持續(xù)時(shí)間為10-30 分鐘。接下來，該MSP 通過串行接口開始讀入水流、含鹽度、溫度和壓力等參數(shù)，并將其存儲在移動存儲器中。通過編程設(shè)定下一次喚醒之后，該MSP 與CSP開始休眠并重復(fù)整個(gè)過程。

2.     事件監(jiān)測：與數(shù)據(jù)監(jiān)測并行執(zhí)行的同時(shí)，具有zui低功耗的智能混合信號電路持續(xù)監(jiān)測所有的振動與水流水平信號，保證他們處于限定的范圍。如果任何CSP在休眠中檢測到較大的加速情況，它會自我喚醒并發(fā)送信號至該MSP 以啟動數(shù)據(jù)記錄策略。與此相似，該MSP 如果在休眠中檢測到較高的水流水平，也將自我喚醒并發(fā)起數(shù)據(jù)記錄。

3.     ROV 匯集：一輛水底遙控車（ROV）負(fù)責(zé)安裝和維護(hù)該系統(tǒng)。通過與ROV 或頂側(cè)的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行聲波通信，工程師們可以在運(yùn)行時(shí)改變所有的重要參數(shù)，以及上傳時(shí)間段的采樣數(shù)據(jù)或傅立葉分析數(shù)據(jù)。ROV能夠在任何時(shí)候以獨(dú)立于其當(dāng)前操作模式的方式向CSP 或MSP 請求數(shù)據(jù)。這一可靠的通信接口是該嵌入式軟硬件的關(guān)鍵特性之一。

內(nèi)置冗余度

冗余度是該系統(tǒng)的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)槊宽?xiàng)動作均受到監(jiān)測。當(dāng)錯誤發(fā)生時(shí)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)會執(zhí)行自我糾錯操作，并向其調(diào)用者報(bào)告這一情況。所有的節(jié)點(diǎn)通過通信以確定該錯誤是只發(fā)生在該節(jié)點(diǎn)還是涉及其他任何節(jié)點(diǎn)。如果實(shí)際的MSP 不能正常工作，任一個(gè)CSP 可以成為新的MSP 以支持該操作。該管線監(jiān)測系統(tǒng)具有長達(dá)數(shù)年的生命周期，并每次將浸入水下至少六個(gè)月；因而，對于軟硬件的可靠性、程序內(nèi)異常處理和有效能量管理均提出了更高要求。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

        公司經(jīng)NI認(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運(yùn)動控制、電子設(shè)計(jì)、視覺和射頻以及無線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

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labview技巧/虛擬儀器與LabVIEW

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