加油站油罐标定算法方案说明文档

地下罐标定算法方案说明文档
第1章引言
1.1 项目背景
加油站进销存管理中，由于加油机的计量误差，油罐容积表误差，油罐车配送过程偷盗油，造成加油站油品亏空。

个别加油站则利用系统断电故障、加油机故障、网络故障干扰加油数据上传，干扰加油站油品核算。

更严重的加油站买通计量部门故意调小加油量，使加油站胀库，加油站再与油罐车司机勾结将克扣油量替换出来集体分赃。

以上现象在一些加油站经常发生，如果任其发展下去不仅破坏企业声誉，更助长不法分子犯罪气焰给国家利益重大损害。

为使企业的利益不再受到侵害，昊和公司与石油销售企业多年合作不断对油品监控技术创新。

并将物联网技术应用于加油站油品计量监控管理方面，研究加油站进销存网络标定系统，是加油站进销存数据实时上传监控中心，加油站进销存数据出现误差立即报警不给不法分子偷盗机会，用科学手段维护国家利益、网络监测系统系统需要在加油站每台加油计量器上安装一套流量计量仪实时采集加油数据，还要在加油站液位仪安装一套无线油罐计量仪监测仪，实时采集油罐计量数据，加油站的加油数据和油罐进出油数据并通过4G网络不受任何干扰情况下实时将加油站每条加油枪加油数据传进销存系统监测中心，为实现系统数据准确性，需要再油罐车装防盗油系统，加强油品配送数监控、减少油品损耗、杜绝从业人员盗卖油，实时监测油罐车装卸油阀门状态通过4G将装卸油数据传进销存系统监测中心，加油站网络监测中心，通过监测加油站各个加油枪加油数据、监测加油站每个油罐进出油数据、监测油罐车装卸油阀门状态和装卸油数据。

可随时掌握加油机工作状态好坏和计量的准确性、可掌握加油站油罐进出油数量和显存数量的准确性、可掌握每台油罐车油库装油数量的准确性、可掌握每台油罐车加油站卸油数量的准确性、可掌握每台油车阀门状态司机偷放油状况。

通过网
络监测中心数据可实时校对当前加油站油品进销存数据及油品损耗的真实性可靠性，评价加油机工作状态加油站油品跑冒滴漏管理水平。

油库是否克扣、判断油罐车进油准确性司机是否偷盗油。

掌握加油机工作状态好坏和准确性，为保证系统油品进销存计量准确性，加油站网络监测系统还合计一套通过实时网络监测数据标定加油站地下油罐容积表，使企业在不为标定地下罐发愁，网络标定加油站地下油罐容积表可为企业节省大量的地罐检定费用，同时也防止不法分子通过修改罐容积表偷盗油品。

1.2 编写目的
（1）明确整个标定系统实现解决方案
（2）了解罐容表标定的基本原理
（3）软硬件的具备标定的基本功能。

（4）该项目解决方案的优势与先进理念
第2章标定系统解决方案
2.1 名词解释
（1）地下罐：加油站地下油罐。

用来给存储机车油品的油罐
（2）罐容表：简单讲就是为油罐加一个刻度值。

油罐多少高度有多少油
（3）液位高度：某个特定的时间点，油罐中油品的距离油罐底部的高度
（4）枪总体积（升累计）：某个特定的时间点，某个油罐所有加油枪一共的枪总体积（5）液位采集器：是昊和自己研发的产品设备装置，安装在加油站总串口处。

用来采集加油站某个时间点油罐的液位高度
（6）液位仪：通俗的来讲：垂直安装在油罐中一个圆形尺子，用来采集液位数据用的（7）浮子：在尺子上有一个浮子，漂浮在油罐中，用来测量液位高度值的
（8）采集器编号：用来唯一标示液位采集器的设备编号
（9）GPRS：移动通信公司推出的无线传输数据的术语
（10）服务器：承载软件和数据的电脑，可以通过网络在任何地方访问
（11）分度值：为油罐某液位高度至某液位高度例如（2500毫米-2100毫米）这段油罐体积的每平方毫米量L
2.2 数据采集解决方案一览图
（1）油罐
2.3 数据采集解决方案工作原理
（1）地下罐中安装液位仪之后，通过液位采集器将地下罐中液位数据收集上来
（2）液位采集器通过GPRS 将密文数据发送到指定的服务器上
（3）服务器安装解析程序，实时将密文数据解析成最终的10进制数据并存储到数据库中（4）最终数据库展现的数据（摘要）
2.4 标定数据整理
解释：什么是标定数据？
标定数据是按照一组一组的方式存在的数据，用来标定油罐具体的刻度值用的。

每组主要数据
包含【接收时间】【枪总体积】【液位高度】【温度】例如：
2.4.1 液位数据采集
（1）液位数据图形是一个个波形图
数据采集到后需要整理最终可以标定的液位数据。

液位从高到低说明从油罐抽油给车加油的过程，所以液位是逐渐降低的。

液位增高则是向油罐中卸油过程
（2）选取液位组数据规则
因为我们采用的是油罐抽油标定法。

所以我们选取液位从高到低为一组标定液位数据，它真实的反应【加油站在给机动车加油的这样一个过程】呈现出来的波形是标示油罐液位变化情况。

（3）选取液位过程如图：选取标准【是选择液位从高到低高度差较高的一组】因为这样的数据标定出的罐容表有效高度范围更广。

2.4.2 加油枪数据采集
（1）加油枪数据文件包含【交易时间】【升累计】【枪号】
这部分数据通常是加油站自己提供的。

由采集人员将文档保存在系统当中
2.4.3 标定数据合成
（1）为什么要合成液位与枪数据？
油罐液位数据采集到后，还需要整理油罐相同时间液位高度对应枪的升累计
总量
例如：液位高度从1000毫米- 800毫米这个过程，如果我知道了1000
毫米时候枪的累计出油量3000毫升，800毫米时候枪的累计出油量是5000
毫升这样得出结论：1000-800 毫米这段油罐液位高度总共出油量为
5000-3000=2000 毫升
（2）液位与枪升累计合成原理
油罐液位高度对应有个时间，找该油罐对应的枪号把同一时间所有枪的脉
冲数据累加为该液位点对应的总出油量也叫升累计
例如：A站1号罐有1.2.3 三把枪2016-08-01 1:30对应的液位2000毫米，
加油站提供的枪脉冲文件中找 1.2.3 号枪1:30 分以前的最近一笔枪脉冲累
加起来，成为升累计量。

至此一组标定数据整理完成
如图：
时间液位高度（毫米）枪累计总出油量L 温度
1点2600 0 20
2点2500 100 20
3点2100 300 20
4点1800 500 20 2.5 标定数据计算原理
2.5.1 油罐标定一览图
（1）圆形为油罐侧切平面图
（2）横线为液位高度
液位高度升累计时间温度2000 100 下午1点20 1800 300 下午2点20 1300 500 下午3点20 1000 800 下午4点20 600 1000 下午5点20 200 1100 下午6点20
2.5.2 计算公式原理
（1）计算标定液位出油量
计算公式：
排序：液位高度从高到低
由当前液位升累计-下一组液位升累计= 该段范围的总出油量L 如下表格：
液位高度范围总出油量时间液位差每立方毫米量2000-1800 300-100=200 下午1点200 ？
1800-1300 500-300=200 下午2点500 ？
1300-1000 800-500=300 下午3点300 ？
1000-600 1000-800=200 下午4点400 ？
600-200 1100-1000=100 下午5点400 ？
200-0 ？下午6点200 ？
（2）计算标定液位每平方毫米量
每立方毫米量=总出油量L/高度范围油罐体积
计算标定液位范围体积下图是油罐侧切面积展示图
已知液位高度2000 与液位高度1800 半径R，求黄色区域的圆形面积
1.截面积高度（高度差）= 2000-1800=200mm
2.液位2000处宽度W1 = 开平方（Ｒ²－（液位高度2000-半径）²）
液位
3.液位2000处圆心角SinaA = W1/R 推算出角度
4.角度推出后：可以计算出扇形面积，扇形面积+W1*（液位高度2000-半径）=
液位高度2000 对应的油罐切面面积
5.液位1800求切面积也是同理
6.用2000液位的切面积– 1800的切面积= 黄色区域的面积
总出油量L/ (黄色区域面积* 罐的宽度) = 每平方毫米量
扇形面积计算公式
公式：S扇=n(圆心角度数)×r^2【半径的平方（2次方）】×π（圆周率）/360.(n×r×π/180）S扇=（n/360）πR^2 （n为圆心角的度数,R为底面圆的半径）
注：π为圆周率
扇形面积公式图解
扇形面积公式推导
解：对于扇形，设一个扇形的圆心角为n°，设其半径为R, 设其弧长为L，
先考察它的弧长L与其所在的圆的周长C的关系。

圆周所对的圆心角为360°，圆周的长为2πR，
扇形弧长L=（360°/ n°）×（2πR）。

∴（1/2）L = （360°/ n°）×（πR）
圆的面积为S=πR2，
扇形面积则为（360°/ n°）×πR2= （360°/ n° × πR）× R = （1/2）L × R
本题的关键是：扇形的弧长= 圆周长的（360°/ n°）倍；
扇形的面积= 圆面积的（360°/ n°）倍；
原因是圆周所对的圆心角为360°，扇形所对的圆心角是n°。

周长与弧长的比为360°：n°
圆面积与扇形面积的比为360°：n°
（3）计算某区域罐容表
每上升一毫米的油罐的体积就能推算出来
体积= 下一点液位体积+ 体积变化量* 每平方毫米量
最终形成罐容表
2.5.3 线性插值法
（1）当上一组液位与下一组液位间距较大时候需要模拟线性数据用来保障罐容表的准确性。

两段液位一个2000 下一组液位1500 这时候就需要插入一些线性的模拟数据.
（2）基本原理：用1500液位高度对应的升累计减去2000 液位高度的升累计求出总出油量L 。

再用总出油量除以2000至1500 对应的体积求出每立方毫米量。

然后从2000 到1500这段距离以1厘米距离向下推至1500。

求出每向下推1厘米的体积的变化量，用每平方毫米量乘以体积变化量得出下降一厘米应该理论出油量，再用上一液位的升累计+ 理
论出油量得出该液位的升累计
例如：从2000 – 1500 用差值算法插入第一个1990 液位。

先求出2000-1500 这段的总出油量/总体积= 每平方毫米量再求出、2000 到1990 理论出油量用2000的升累计+ 理论出油量得出1990 的升累计，依次类推知道1500
（3）具体算法
1.先求算出2000-1500 每平方毫米量参照
2.5.2 有具体的计算每平方毫米量公
式
已知液位高度2000 与液位高度1990 半径R，求黄色区域的圆形面积
2.截面积高度（高度差）= 10mm
3.液位2000处宽度W1 = 开平方（Ｒ²－（液位高度2000-半径）²）
液位
4.液位2000处圆心角SinaA = W1/R 推算出角度
5.角度推出后：可以计算出扇形面积，扇形面积+W1*（液位高度2000-半径）=
液位高度2000 对应的油罐切面面积
6.液位1900求切面积也是同理
7.用2000液位的切面积– 1900的切面积= 体积变化量
用2000的升累计+ 体积变化量* 该区域的每平方毫米量= 1990 的升累计8．循环推算直至1500 完结完成200-1500的线性插值
2.5.3 底量推数据原理
1. 当数据计算到有效值范围之后需要将剩余的高度的罐容表计算出来，例如：有效高度300-2000 而实际罐高2600 这时候就需要计算2000-2600 的罐容表，以及0-300的罐容表推算
2. 计算原理：例如液位从2000-2600 总出油量为10000升（用300 液位的枪体积-2000液位的枪体积）得出总出油量。

用总出油量除以300-2000的体积L 得出平均每立方毫米的量
3. 根据推算圆形体积公式。

依次推算出0-300 按照每毫米变化的体积量。

用每立方毫米量*每毫米的变化的体积量，最终推算出0-300的罐容表，以及2000-2600的罐容表。