埋地油罐容积标定系统的设计与应用

第29卷第3期V ol.29No.3

临沂师范学院学报

Journal of Linyi Normal University

2007年6月

Jun.2007

埋地油罐容积标定系统的设计与应用

夏伟伟1，王国栋2

（1.临沂师范学院信息学院，山东临沂276005；2.中国石油大学储运与建筑工程学院，山东东营257061）

摘要：由于埋地油罐的形状的特殊性，传统的方法无法获得准确的油罐储油量．为解决这一问题，本文设计了埋地油罐容积标定系统．该系统的研制成功为埋地油罐的计量从全手工操作到自动化计量开

辟了一条崭新的思路．

关键词：埋地油罐容积标定系统；COM端口；最小二乘法

中图分类号：TB938.3文献标识码：A文章编号：1009-6051(2007)03-0031-03

1引言

在油品的储存、运输和销售过程中，采用油罐检尺和容积表来确定油品的数量是通行的计量和交接方式．然而，在储油罐的安装过程中和长期使用后会发生倾斜、变形等问题，对于加油站的埋地油罐，其倾斜、变形等变化就现场技术条件下难以准确测定，这势必造成油罐液面容量参照表信息的不准确．而且在人工计量过程中，人员的素质对最后结果具有决定性的影响，编表过程需要耗费大量的人力、物力，而且编表时间过长．随着中石化收购加油站管理的日益精细化，这一问题就越来越成为制约加油站计量管理的“瓶颈”．

因此，本文设计了埋地油罐容积标定系统．该系统采用精度等级和自动化程度较高的液位仪、流量计来代替传统的油罐检尺和容积表，并利用微机通过数据采集系统实时采集加油站埋地油罐液位和体积的数据，将采集到的数据经软件处理后自动生成表．实践证明，该系统不但精确反映了液面高度和油品体积的对应关系，而且了加快了表的编制速度，为销售系统油品损溢、数量管理提高计量管理水平提供可靠的技术保障．

2试验装置与工作流程

整套系统由机械部分、一次仪表部分和电路控制部分组成．其中机械部分是由油泵、撬装平台、

图1系统构成示意图

收稿日期：2007-03-25

作者简介：夏伟伟（1980–），女，山东临沂人，临沂师范学院助教，硕士．研究方向：计算机网络及应用．

32临沂师范学院学报第29卷

管线、阀门、过滤器、放气阀和液位仪保护套管组成；一次仪表部分由流量计、液位仪组成，电路控制部分由笔记本电脑、电源、数据采集和转换模块、安全栅和信号连接线组成．系统组成如图1所示．

系统的工作流程为：将液位仪插入被检定油罐的计量孔内，连好系统的油路和电路，启动软件和油泵，系统中的油泵将油品从储备油罐经流量计输送到被检定油罐，流量计产生的体积信号和液位仪产生的液位信号通过信号采集和转换装置进入笔记本电脑，系统软件捕获到液位和体积信号后实时写入数据库中，待油罐中液位达到检定高度后停止，对被检定罐进行液位检尺以修正液位仪的零点漂移后由软件自动生成被检定油罐的液面容量参照表．

3系统软件的设计

3.1数据采集部分的设计

由于标准的COM口作为通讯端口是比较成熟和成本较低的，所以系统采用COM口作为数据采集的接口．

系统中流量计发出的是脉冲信号，经ADAM4080模块转换后通过ADAM4520模块进入微机，在通讯过程中不需奇偶校验．由于其脉冲产生的速度非常快（约50个/秒）可以认为其采集间隔是可以任意缩短的．

系统中液位仪发出的是数字信号，其信号通过ADAM4520进入微机，在通讯过程中需要进行奇偶校验，其响应时间为0.3秒，考虑到系统延时等问题，取1.5秒作为采集间隔．程序的具体采集过程为：首先打开COM口采集流量信号然后关闭，再打开COM口进行奇偶校验后采集夜位数据关闭COM口，将以上对应的数据作为一组写入数据库．1.5秒后重复以上过程．

采集操作中考虑了初次采集和继续采集的工作情况,继续采集主要是由下列两种情况造成的：1）由于断电，EEPROM所记忆的数值将失去，数据将恢复为初始值0．此种情况下，系统将检测以前所测得的最大深度值所对应的体积V0（及前一次操作的最后一记录），在以后的体积记录中自动加上体积V0．

2）考虑到油品的来源，有可能一次不能将油罐进行全程测量，系统采用了多次添加油品的方法．首先系统会检测以前所测到的最大深度值h1同此时液位值h2相比较．若h1>h2，则系统会自动覆盖掉深度大于h2的记录值．采集工作将从深度为h2处开始．若h1h2测量采集由h2处开始．

在Visual Basic中有一个名为Microsoft Communication Control（简称MSComm）的通讯控件．通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通讯[1]．

3.2数据处理部分的设计

本系统采用的磁致伸缩液位仪是由浮子来跟随液面进行检测的，因此液位波动对系统的测量精度影响是很大的．实验证明，液位波动对系统精度的影响一般可以达到0.24%，有的点甚至达到2以上．此项误差是整套系统主要的误差来源，也是数据处理部分的主要工作．经综合分析认为，液面作为一种弹性介质，其始终是围绕静态值波动，所以采用最小二乘法拟合的处理方式来消除波动误差是合理的[2]．

系统通过抽取所有液面高度和油品体积的对应关系数据，并用最小二乘法回归出埋地油罐的经验公式．通过经验公式可以某一液面所对应油品的容积，进而得到油罐液面容量参照表．

3.3实验结果

表1给出了加油站某一埋地油罐实际油量与系统测量结果的比较．

从表中数据可以看出，对于倾斜和变形不太严重的油罐，由于系统可以不断地采集大量数据对结果进行修正，所以计算出的结果较好．对于变形和倾斜较严重的油罐，此种算法的相对误差较大，

第3期夏伟伟等：埋地油罐容积标定系统的设计与应用33

表1实际油量与系统生成的测量表结果比较

第一次测量第二次测量第三次测量

液位（cm）实际油量（L）

容积（L）差值容积（L）差值容积（L）差值

111110.00011.00.000110.000

23131.10.10031.10.10031.10.100

35656.20.20056.50.50056.20.200

48484.20.20084.60.60084.50.500

5118118.90.900118.60.600119 1.000

6155156 1.000156.5 1.500155.30.300

7196197.7 1.700197.0 1.000197.1 1.100

但是由于罐底部分的绝对体积较小，而且是分布在6–7cm的高度内，所以应用这种方法在每一厘米刻度的绝对误差并不大，而且在日常的使用过程中所用的是油罐液面容量参照表在某一段高度内的差值，所以其误差不会对容积表上部的使用造成不利影响．因此，采取此种处理方法是完全可行的．4结论

“地罐容积标定系统”充分利用了自动化的测量设备对地罐进行实时动态连续采集．该系统的研制成功为埋地油罐的计量从全手工操作到自动化计量开辟了一条崭新的思路．其技术路线已经获得国家实用新型专利，专利号为01261610.9．实践证明，该系统将原来纯粹的手工测量转化为系统全自动测量，妥善解决了埋地油罐液面容量参照表编制工作中的困难，编制出的表精度高，在液位淹没卸油口至最大高度量程范围内相对误差可以达到±0.13%以内，重复性误差在±0.04%以内，完全符合检定规程的精度要求和销售企业日常数量管理的要求．

参考文献

[1]李政，梁海英，李昊．VBA应用基础与实例教程[M]．北京：国防工业出版社，2005．

[2]薛毅，耿美英．数值分析[M]．北京：北京工业大学出版社，2003．

Design and Implication of a System of Measuring Oil Volume

of Underground Tank

XIA Wei-wei1,WANG Guo-dong2

(1.School of Information,Linyi Normal University,Linyi Shandong276005,China;

2.College of Architecure and Storage Engineering,China University of Petroleum,Dongying Shandong257061,China)

Abstract:Owning to the particularities of oil tanks,the oil volumes in an underground tank can not be measured accurately.So a system of measuring oil volume of underground tank is designed.The successful development of this system for underground tank measuring opens a brand-new mentality from the entire manual operation to auto-measurement.

Key words:a system of measuring oil volume of underground tank;COM port;least square

责任编辑：孙成通