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石油管道无线巡检方案
2019-02-20 09:29:01      667次浏览

一.         环境需求分析

项目要求地面每1km有一个地面节点,采集地面仪表数据,要求采集数据精度在必须达到小数点位。

       无人机装备空中接收节点,飞行高度300-500米,进行数据采集,环境要求地对空有效传输距离在500米以上.

       项目要求接收能够保障准确有效的接收到采集数据并实时将原始数据转换成操作系统可读的文件数据.

       地面采集节点要求单独电池供电,环境对设备功耗要求较高.

要求地面节点能够保证无人机在有效范围内准确可靠的发送数据到接收节点,多次发送和重传机制有效保障数据的准确传输.


二.        功能架构图




三.         解决方案设计

结合实际环境要求,我方提出高精度定时采集无线传输解决方案,该方案是采用快速入网无线传输技术(XBEE无线芯片)+低功耗单片机+高精度ADC芯片+高精度时钟芯片的一套综合系统,软体设计时在保证稳定可靠的基础上最大限度降低功耗.

特点:

室外通信距离3200

发射功率63 mW (+18 dBm)

空中速率250 Kbps

发射电流120 mA @ 3.3 VDC

接收电流31 mA @ 3.3 VDC

休眠电流<1 μA @ 25o C

使用Mesh网络协议支持自组自愈.

功能:

XBEE Module模块: 该模块支持针脚休眠功能,能够实现在需要发送数据时启动模块而在无需采集的时候关掉模块以大幅解决功耗.

Microprocessor: 在该方案中实现时钟的配置和数据的采集,并负责无线模块的启动与休眠逻辑控制,单片机实现不工作时的掉电模式已达到功耗的最大降幅.





ADC Module: 选用实现宽范围高精度电压采集型号, 采集精度在±0.004883V,范围在±10V, 可满足实际项目需求, 同时软体设计时该芯片也会处于空闲模式降低功耗.

Timing Module: 该芯片用于对整个系统提供准确的计时服务,在规定采集的时间里启动系统做采集和传输工作,在其余时间里关闭系统以降低系统功耗,如此可以实现白天规定之间内工作,晚上关机不工作,大幅节约电能.

管线项目要求每个采集点能够电池供电支撑6个月以上,每个月的固定时间里进行数据收集工作, 这就需要两个因素做保障,第一是电池容量,第二是要求整个系统功耗非常低,我方设计这套系统是按照长休眠和短休眠的方式实现功耗的最大降幅.

系统可以根据客户需求设定收集时间段,在数据采集期间,设备是以循环休眠的方式来实现,在非数据采集期间,系统是保持长休眠模式, 此时整个系统功耗极低,足以保证系统维持6个月以上.

飞机客户端设备数据使用SD卡存储方式,数据直接转换为可读文本,下机后可通过服务器直接读取分析.

四.         设备外壳安装

地面节点外壳采用定制高防护等级金属外壳,与电池一起埋于地下箱体中,外露馈线采用钢管穿管形式安装. 安全级别和抗破坏能力很好的满足项目的环境要求.

五.         外围设备安装

天线选择车载金属天线,2.4GHz扩频通信汽车移动终端设计的一种中等增益车台天线。整体安装灵活多变,可选用打孔安装方式来固定,线体金属设计抗破坏性极高.

桩体安装可用打眼开孔金属夹码作为紧固.

连接馈线选用0.5MM高屏蔽馈线,馈线整体抗干扰性极强,0.5MM馈线外皮为橡胶材质抗毁伤能力极高,馈线外露部分可使用钢管穿管形式来做保护.









六.         参比电极

主要性能:体积小,携带方便;电极电位稳定,电极不易极化,使用寿命长。 

适用范围:适于现场使用,主要用于测定地下金属管道的自然电位及阴极保护电位,测定土壤中的杂散电流,也可用于测定电缆金属护套及混凝土中钢筋的电位。 

常用尺寸为:Φ25*180mmΦ50*230mmΦ75*200mm

饱和硫酸铜参比电极主要技术指标

     临界电流密度:+38-10uA/cm2;

     电位精度:≤±10mV;

     电极设计寿命: 10

     开路电位:+316 mV(vs,SHE).



七.         电池选择

电池选用户外应用型锂电池,额定电压11.1V,充电电压12.6V,额定容量 30AH,采用防水外壳,另增加地埋箱体,双层保护,适用于埋地安装方式.


济南鑫银博电子设备有限公司

方案设计:罗明

电话:18953157781

地址:山东省济南市历下区山大路157号华强国际中心A906

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