一种便携式油气回收气液比动态监测系统和监测方法.pdf

本发明公开了一种便携式油气回收气液比动态监测系统和监测方法，该监测系统包括控制模块、油气回收装置、油液流量计、气体流量计、显示装置和测试用储液罐，油液流量计与控制模块连接，油气回收装置一端与加油站地下储油罐连接，另一端与测试用储油罐连接，在油气回收装置和测试用储油罐之间设有气体流量计，该气体流量计与控制模块通过RS485接口进行通讯。显示装置与控制模块连接，用于实时显示当前加油流速、油气回收流速、加油量、油气量、气液比及流速比等参数。该方法是在动态监测时，能够同时地、实时地采集油箱内的汽油体积以及加油时收集的油气体积。本发明无须手动输入加油量及油气量，最后将结果显示在显示装置上，实现动态监测气液比。

权利要求书
1.  一种便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，包括控制模块、油气回收装置、油液流量计、气体流量计、显示装置和测试用储液罐，所述用于检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积的油液流量计与控制模块导线连接，所述油气回收装置一端通过导管与加油站地下储油罐连接，另一端通过导管与测试用储油罐连接，在油气回收装置和测试用储油罐之间的连接导管上设有气体流量计，该气体流量计与控制模块通过RS485接口进行通讯；所述显示装置与控制模块连接，用于实时显示控制模块当前计算的气液比。

2.  根据权利要求1所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述油气回收装置包括油气回收真空泵和气液比适配器，所述加油枪上设有油气回收孔，所述气液比适配器在加油前安装在所述油气回收孔处，与加油枪的枪管密封连接；所述油气依次经过气体流量计、气液比适配器、油气回收孔、油气回收真空泵，最后进入加油站地下储油罐。

3.  根据权利要求2所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述气液比适配器和加油枪的枪管之间通过O型圈密封。

4.  根据权利要求1所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述油气回收气液比动态监测系统还包括存储模块，该存储模块与控制模块连接。

5.  根据权利要求1所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述控制模块包括以下通信接口：I2C接口、USART接口、SPI接口、CAN接口、USB 2.0接口、SDIO接口、RS485接口。

6.  根据权利要求5所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述控制模块采用STM32F103ZET6核心板；
所述控制模块上的操作系统采用RT-Thread实时操作系统。

7.  根据权利要求1或5所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述控制模块还包括一声光报警模块，用于在气液比低于1.0或者高于1.2时对外报警。

8.  根据权利要求1所述的便携式油气回收气液比动态监测系统，其特征在于，所述油液流量计包括容积流量转换器和编码器，所述容积流量转换器与编码器连接，所述编码器与控制模块连接。

9.  一种基于权利要求1所述的便携式油气回收气液比动态监测系统的监测方法，其特征在于，包括步骤：在进行动态监测时，油液流量计实时采集当前 加入测试用储液罐内的汽油体积，气体流量计实时采集当前收集的测试用储液罐内的油气体积，控制模块根据采集到的汽油体积值和油气体积值，在显示装置上实时显示当前计算的气液比。

10.  根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)系统初始化，将气液比适配器安装在加油枪油气回收孔处的枪管上，连接好系统中各导线和导管；
(2)开启动态监测，加油站地下储油罐中的汽油在加油泵作用下，通过加油枪出油口输送到测试用储油罐中，油液流量计实时检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积；与此同时，油气回收装置中的油气回收真空泵开始动作，测试用储油罐中的油气依次通过气体流量计、气液比适配器、加油枪上的油气回收孔、油气回收真空泵后返回到加油站地下储油罐中，气体流量计实时检测当前通过的油气体积；
(3)控制模块接收到当前采集的汽油体积值和油气体积值后，计算得到气液比，判断气液比是否小于1.0或者高于1.2，如果是，则控制声光报警模块报警，然后进入步骤(4)；否则直接进入步骤(4)；
(4)控制模块将当前汽油体积值、油气体积值、气液比保存到存储模块，并发送到显示装置上显示。

说明书一种便携式油气回收气液比动态监测系统和监测方法
技术领域
本发明涉及加油站油气回收系统研究领域，特别涉及一种便携式油气回收气液比动态监测系统和监测方法。
背景技术
国内油气污染治理较晚，但随着加油站开始普及安装二级油气回收设备，检测其气液比是检测油气回收设备是否符合要求的关键项之一。国家加油站油气排放标准(GB20952-2007)规定各种加油站油气回收系统的气液比均应在大于等于1.0和小于等于1.2范围之内。油气回收系统中气液比是指在加油时收集的油气体积与同时加入油箱内的汽油体积的比值，即：

目前，在现行的加油设备制造厂商对于油气回收产品的气液比测试、在加油站加油设备油气回收系统气液比检测、以及机械式油气回收气液比调节等情况时，要测试气液比都需要进行多次的打油测试，然后人工记录加油量及油气量，最后再进行计算得到气液比。这种测试方法耗时费力，尤其在油站现场进行打油、回油很困难，同时存在着人为误差。
目前有一种气液比检测仪是利用截流式流量计进行油气瞬时流量的测量，通过平均流量和采样时间计算出所回收的油气体积，再通过手动输入加油量再计算得出气液比。这种检测仪具有如下缺点：(1)检测仪主控为8位的普通单片机，系统测量精度不高；(2)在进行加油站指标验收检测时必须配备多台检测设备，不便于携带和搬运，也增大了设备操作复杂度；(3)需要手动输入加油量，对气液比数据不能实时储存，为进一步分析油气回收系统造成困难。
因此，提供一种便携式、操作简单、精度高、可自动计算气液比并保存的气液比监测系统和方法具有重要应用价值。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种便携式油气回收气液比动态监测系统，该监测系统具有便携式、操作简单、精度高的优点，可以在监测过程中实时观察其气液比变化，同时对数据进行实时存储，提高油气回收系统试验测试分析的工作效率。
本发明的另一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于上述便携式油气回收气液比动态监测系统的监测方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种便携式油气回收气液比动态监测系统，包括控制模块、油气回收装置、油液流量计、气体流量计、显示装置和测试用储液罐，所述用于检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积的油液流量计与控制模块导线连接，所述油气回收装置一端通过导管与加油站地下储油罐连接，另一端通过导管与测试用储油罐连接，在油气回收装置和测试用储油罐之间的连接导管上设有气体流量计，该气体流量计与控制模块通过RS485接口进行通讯；所述显示装置与控制模块连接，用于实时显示控制模块当前计算的气液比。本发明在测试时，能够同时地、实时地采集油箱内的汽油体积以及加油时收集的油气体积，无须手动输入加油量及油气量，最后将结果显示在显示装置上，实现动态监测气液比。
优选的，所述油气回收装置包括油气回收真空泵和气液比适配器，所述加油枪上设有油气回收孔，所述气液比适配器在加油前安装在所述油气回收孔处，与加油枪的枪管密封连接；所述油气依次经过气体流量计、气液比适配器、油气回收孔、油气回收真空泵，最后进入加油站地下储油罐。
更进一步的，所述气液比适配器和加油枪的枪管之间通过O型圈密封。从而保证加油枪枪管与气液比适配器之间的密封。
优选的，所述油气回收气液比动态监测系统还包括存储模块，该存储模块与控制模块连接。从而不仅可以动态监测气液比，还可以实时地保存相关数据，便于后面的查询。
优选的，所述控制模块包括I2C接口、USART接口、SPI接口、CAN接口、USB 2.0接口、SDIO接口、RS485接口等多种通信接口。由于现有气体流量计的输出方式有脉冲信号、电流信号、RS485串口通信等多种方式，控制模块设置多种类型的接口，可以适用于不同类型的气体流量计。
更进一步的，所述控制模块采用STM32开发板。该开发板包括多个不同类型的通信接口，具有工作频率高、数据采集速度快的优点。
更进一步的，所述控制模块还包括一声光报警模块，用于在气液比低于1.0或者高于1.2时对外报警。
优选的，所述控制模块上的操作系统采用RT-Thread实时操作系统。采用RT-Thread实时操作系统进行数据采集及测量应用开发具有高效、稳定的优点。
优选的，所述油液流量计包括容积流量转换器和编码器，所述容积流量转换器与编码器连接，所述编码器与控制模块连接。所述容积流量转换器用于将加油流量信号转换成活塞位移量输出，经过编码器将活塞位移量转换成脉冲信号，油液流量计即将流量、位移、脉冲三个物理量建立了映射关系，脉冲的个数最终反映了流量的大小，其测量精度小于0.3％。控制模块通过采集脉冲信号计算得出加油流量的大小。
一种基于上述便携式油气回收气液比动态监测系统的监测方法，包括步骤：在进行动态监测时，油液流量计实时采集当前加入测试用储液罐内的汽油体积，气体流量计实时采集当前收集的测试用储液罐内的油气体积，控制模块根据采集到的汽油体积值和油气体积值，在显示装置上实时显示当前计算的气液比。从而无须手动输入加油量及油气量，由系统自动采集两者信号并计算气液比，提高了测试效率。
具体的，包括以下步骤：
(1)系统初始化，将气液比适配器安装在加油枪油气回收孔处的枪管上，连接好系统中各导线和导管；
(2)开启动态监测，加油站地下储油罐中的汽油在加油泵作用下，通过加油枪出油口输送到测试用储油罐中，油液流量计实时检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积；与此同时，油气回收装置中的油气回收真空泵开始动作，测试用储油罐中的油气依次通过气体流量计、气液比适配器、加油枪上的油气回收孔、油气回收真空泵后返回到加油站地下储油罐中，气体流量计实时检测当前通过的油气体积；
(3)控制模块接收到当前采集的汽油体积值和油气体积值后，计算得到气液比，判断气液比是否小于1.0或者高于1.2，如果是，则控制声光报警模块报警，然后进入步骤(4)；否则直接进入步骤(4)；
(4)控制模块将当前汽油体积值、油气体积值、气液比保存到存储模块，并发送到显示装置上显示。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明通过油液流量计实时检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积，通过气体流量计实时检测当前通过的油气体积，无须手动输入加油量及油气量，由系统自动采集两者信号并计算气液比，提高了测试效率。
2、本发明控制模块可采用控制板进行模块化，从而组成控制板+流量计的结构方式，具有系统体积小、方便携带、成本低的优点。
3、本发明油液流量计包括容积流量转换器和编码器，从而可以将加油流量信号转换成脉冲信号输出到控制模块，很大程度提高了加油量的测量精度。
4、本发明操作系统采用对RT-Thread实时操作系统进行数据采集及测量应用开发，具有高效、稳定的实时核心，覆盖了全抢占的实时操作系统内核。
附图说明
图1是实施例1的结构原理示意图。
图2是实施例1中采用的STM32开发板的接线原理图。
图3是实施例1中采用的TF数据储存卡的接线原理图。
图4是实施例1中采用的液晶显示屏的接线原理图。
图5是实施例1中监测方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
气液比是指所计量的气体体积与加油机同时计量的汽油体积的比值，通过气液比的检测可以了解油气回收系统的回收效果。如图1所示，本实施例一种便携式油气回收气液比动态监测系统，包括控制模块、油气回收装置、油液流量计、气体流量计、显示装置和测试用储液罐，其中控制模块采用STM32开发板。油气回收装置包括油气回收真空泵、气液比适配器，油液流量计为加油机自带的流量计，具体是包括容积式流量转换器和编码器，编码器与控制模块相连。
如图1所示，油液流量计与STM32开发板导线连接，气液比适配器在加油 前安装在加油枪油气回收孔处的枪管上，气液比适配器和加油枪枪管之间通过O型圈密封。油气回收孔一端通过导管与测试用储液罐连接，另一端通过导管与油气回收真空泵连接，油气回收真空泵与加油站地下储油罐连接；所述气体流量计设置在油气回收孔与测试用储液罐之间的连接导管上。加油站地下储油罐中的汽油在加油泵作用下，可通过加油枪出油口输送到测试用储油罐中。
本实施例中STM32开发板采用STM32F103ZET6核心板，其接线原理图见图2，该开发板具有最高72MHz的工作频率，多达64K字节的内置SRAM，CPU能以0等待周期访问(读/写)，可用于高速数据采集。同时具有多达13个通信接口，具体包括多达2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)、多达5个USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和调制解调控制)、多达3个SPI接口(18M位/秒，其中2个可复用为I2S接口)、1个CAN接口(2.0B默认)、1个USB 2.0全速接口和1个SDIO接口。利用STM32开发板的高速数据采集及多种通信接口，可对多种不同输出信号方式的气体流量计进行数据采集。
本实施例中，控制模块还与一TF数据储存卡相连，该储存卡的接线原理见图3，通过该储存卡可以实时地保存STM32开发板接收到的以及处理后的相关数据，便于后面的查询。
本实施例中，控制模块还包括一声光报警模块，用于在气液比低于1.0或者高于1.2时对外报警。可以是蜂鸣器也可以是若干个不同颜色的警示灯。
本实施例中的显示装置采用12864液晶显示屏，该液晶显示屏的接线图见图4。控制模块将要显示的信号值发送到该显示屏上进行显示，例如对加油流速、油气回收流速、加油量、油气量、气液比及流速比等进行显示，还可以根据采集的值，通过二维坐标图进行线性表示。
本实施例中，所述控制模块上的操作系统采用RT-Thread实时操作系统。RT-Thread实时操作系统它不仅仅是一款高效、稳定的实时核心，也是一套面向嵌入式系统的软件平台，覆盖了全抢占的实时操作系统内核，小巧而与底层具体实现无关的文件系统，轻型的TCP/IP协议栈以及轻型的多窗口多线程图形用户界面。
本实施例的监测方法，流程如图5所示，包括步骤：
(1)系统初始化，将加油枪气液比适配器安装在加油枪油气回收孔处的枪管上，连接好系统中各导线和导管。然后上电进行自检，如果自检成功，则继续下面步骤(2)，否则显示故障信息，提示检修。
(2)开启动态监测：加油站地下储油罐中的汽油在加油泵作用下，通过加油枪出油口输送到测试用储油罐中，油液流量计通过引出加油机本身自带的油液流量计输出的电脉冲信号到控制模块，实时检测当前加入测试用储液罐内的汽油体积，其过程参见图1中的实线所示。与此同时，油气回收装置中的油气回收真空泵开始动作，测试用储油罐中的油气依次通过气体流量计、气液比适配器、油气回收孔、油气回收真空泵后返回到加油站地下储油罐中，气体流量计通过霍尔磁感应元件将气体流量信号转换为电脉冲信号输出给控制模块，实时检测当前通过的油气体积，其过程参见图1中的虚线所示。
(3)控制模块接收到油液流量计和气体流量计传来的脉冲信号后，进行整形和数据处理，计算得到气液比，判断气液比是否小于1.0或者高于1.2，如果是，则控制声光报警模块报警，然后进入步骤(4)；否则直接进入步骤(4)。
(4)控制模块将当前加油流速、油气回收流速、加油量、油气量、气液比及流速比等保存到存储模块，并发送到显示装置上显示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。