光纤传感安全监测系统
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摘要
油品储油罐是石化、储运等部门广泛用于储存易燃、易爆油料的重要设备，具有极高的安全要求，而储油罐的主要参数——储油液位的检测一直是个技术难关。
本文针对储油液位的检测现状，提出利用光纤传感器的特点研制光纤液位计，取代手工检测的方法，辅以光纤液位高位报警器，光纤温度传感器，并应用网络技术构建光纤传感安全监测系统，实现石油罐区的智能监测，从而避免或减少事故的发生，降低风险，为大中型油库的安全生产管理提供可靠的保障。
本文首先对安全监测系统中的核心硬件——光纤液位计的工作原理及特点进行了介绍。光纤液位计本质上是一种光纤液位传感器，它充分利用了光纤传感器的原理，使检测现场无电信号，完全做到罐区无电检测，使光纤传感安全监测系统本质安全防爆。
文中以Microsoft Windows NT4.0为操作系统；以Microsoft Excel2000为数据管理系统，来进行数据交换，以及实现报表功能；以Microsoft Visual Basic 6.0为数据链接系统，来实现光纤液位计与工控机的RS-232的通讯；以通用监控系统MCGS为系统组态软件，来实现监控画面组态功能。这四个部分一起构成光纤传感安全监测系统的软件平台。
在组网方面，以星型结构为网络拓扑结构，以广泛使用的TCP／IP作为网络协议，以超5类非屏蔽双绞线和光缆作为网络传输介质，采用以太网技术作为局域网组网方案。
在本系统的软件部分，详细讨论了动态连接库，动态连接库与静态连接库，动态连接库与应用程序的关系，以及动态连接库的建立和调用等内容；接着探讨了利用组态软件MCGS来开发设备驱动程序，介绍了先利用开发向导生成框架，然后通过样例程序移植来快速开发设备驱动程序的方法。
文中最后介绍了光纤传感安全监测系统的功能，展示了系统的运行效果；并对全文进行了总结，对下一步的工作进行了展望。
The oil tank which store oil product is the important equipment that is widely used in the Sinopec, preservation, transportation and so on to store the flammable and explosive oil material , which need the exceedingly high secure demand , but the examination of the main parameter of the oil tank -- oil storage fluid is always a technique difficulty.
Aimed at the present status of detecting oil storage fluid, the article advances a method which utilizes the dramatic feature of optical fiber sensor to develop the optical fiber liquid height meter , and to substitute the manual examination means , and supplements the optical fiber liquid overhead alarm equipment , the optical fiber grating temperature sensor , and uses the network technique to build the optical fiber sensing safety supervisory system to realize the intelligent examination of Oil-tank Area , thereby avoids or decreases occurrence and the risk of accident , and supplies the reliable guarantee for the big-and-middle-sized tank farm safe production.
Firstly the work principle and distinguishing feature of the kernel hardware - optical fiber liquid height meter are introduced in the safety supervision system. In nature, the optical fiber liquid height meter is one kind of the optical fiber fluid sensor, and it sufficiently utilizes the principle of the optical fiber sensor, making the examination field no signal of electricity, attaining completely an area no electricity examine, and making the safety supervision system essentially secure explosion proof.
In this paper we take Microsoft Windows NT4. 0 as operating system, take Microsoft Excel2000 as the data administration system to realize data exchange and the report function; take Microsoft Visual Basic 6.0 as the data link system to realize the communication of the optical fiber liquid height meter with the RS-232 of the work controlling machine; take general
supervision system MCGS as systematic configuration software to realize the configuration function of supervision appearance. These four sections constitute the software terrace of the optical fiber sensing safety supervisory system.
In the aspect of building network, we take the star topology as the network topology-structure, take TCP/IP widely used as the network protocol, take the super 5 types no shields twisted pair and glass fibers as the network transmission media, and adopt the Ethernet technology as the LAN building network scheme.
In the aspect of the systematic software section, we discuss the dynamic link library in detail, the relationships between dynamic link library and static state link library, dynamic link library and application program, and the establishment and call of dynamic link library.
Then we discuss how to develop the equipment driver using the configuration software MCGS, and introduce a method to develop the equipment driver quickly, this is, firstly to utilize the develop wizard to form the frame, afterwards to transplant by means of the sample program.
In the paper, we finally introduce the function of the fiber optic sensing safety supervisory system, display the operation effect of the system; moreover, we sum up the full text and put forward the outlook of the work of the next step.
本文针对储油液位的检测现状，提出利用光纤传感器的特点研制光纤液位计，取代手工检测的方法，辅以光纤液位高位报警器，光纤温度传感器，并应用网络技术构建光纤传感安全监测系统，实现石油罐区的智能监测，从而避免或减少事故的发生，降低风险，为大中型油库的安全生产管理提供可靠的保障。
本文首先对安全监测系统中的核心硬件——光纤液位计的工作原理及特点进行了介绍。光纤液位计本质上是一种光纤液位传感器，它充分利用了光纤传感器的原理，使检测现场无电信号，完全做到罐区无电检测，使光纤传感安全监测系统本质安全防爆。
文中以Microsoft Windows NT4.0为操作系统；以Microsoft Excel2000为数据管理系统，来进行数据交换，以及实现报表功能；以Microsoft Visual Basic 6.0为数据链接系统，来实现光纤液位计与工控机的RS-232的通讯；以通用监控系统MCGS为系统组态软件，来实现监控画面组态功能。这四个部分一起构成光纤传感安全监测系统的软件平台。
在组网方面，以星型结构为网络拓扑结构，以广泛使用的TCP／IP作为网络协议，以超5类非屏蔽双绞线和光缆作为网络传输介质，采用以太网技术作为局域网组网方案。
在本系统的软件部分，详细讨论了动态连接库，动态连接库与静态连接库，动态连接库与应用程序的关系，以及动态连接库的建立和调用等内容；接着探讨了利用组态软件MCGS来开发设备驱动程序，介绍了先利用开发向导生成框架，然后通过样例程序移植来快速开发设备驱动程序的方法。
文中最后介绍了光纤传感安全监测系统的功能，展示了系统的运行效果；并对全文进行了总结，对下一步的工作进行了展望。
The oil tank which store oil product is the important equipment that is widely used in the Sinopec, preservation, transportation and so on to store the flammable and explosive oil material , which need the exceedingly high secure demand , but the examination of the main parameter of the oil tank -- oil storage fluid is always a technique difficulty.
Aimed at the present status of detecting oil storage fluid, the article advances a method which utilizes the dramatic feature of optical fiber sensor to develop the optical fiber liquid height meter , and to substitute the manual examination means , and supplements the optical fiber liquid overhead alarm equipment , the optical fiber grating temperature sensor , and uses the network technique to build the optical fiber sensing safety supervisory system to realize the intelligent examination of Oil-tank Area , thereby avoids or decreases occurrence and the risk of accident , and supplies the reliable guarantee for the big-and-middle-sized tank farm safe production.
Firstly the work principle and distinguishing feature of the kernel hardware - optical fiber liquid height meter are introduced in the safety supervision system. In nature, the optical fiber liquid height meter is one kind of the optical fiber fluid sensor, and it sufficiently utilizes the principle of the optical fiber sensor, making the examination field no signal of electricity, attaining completely an area no electricity examine, and making the safety supervision system essentially secure explosion proof.
In this paper we take Microsoft Windows NT4. 0 as operating system, take Microsoft Excel2000 as the data administration system to realize data exchange and the report function; take Microsoft Visual Basic 6.0 as the data link system to realize the communication of the optical fiber liquid height meter with the RS-232 of the work controlling machine; take general
supervision system MCGS as systematic configuration software to realize the configuration function of supervision appearance. These four sections constitute the software terrace of the optical fiber sensing safety supervisory system.
In the aspect of building network, we take the star topology as the network topology-structure, take TCP/IP widely used as the network protocol, take the super 5 types no shields twisted pair and glass fibers as the network transmission media, and adopt the Ethernet technology as the LAN building network scheme.
In the aspect of the systematic software section, we discuss the dynamic link library in detail, the relationships between dynamic link library and static state link library, dynamic link library and application program, and the establishment and call of dynamic link library.
Then we discuss how to develop the equipment driver using the configuration software MCGS, and introduce a method to develop the equipment driver quickly, this is, firstly to utilize the develop wizard to form the frame, afterwards to transplant by means of the sample program.
In the paper, we finally introduce the function of the fiber optic sensing safety supervisory system, display the operation effect of the system; moreover, we sum up the full text and put forward the outlook of the work of the next step.
引文
[1] 孙圣和，王廷云，徐影．光纤测量与传感技术[M]．哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2000．
[2] 李敏君，程万君．光纤传感器在高温测量中的应用[J]．自动化技术与应用，2001(2)：54～55．
[3] 朱联祥，蔡德所．光纤传感器及其在灵巧结构中的应用[J]．广西水利水电，2001(2)：17～20．
[4] 武湛君，张博明．光纤传感器在民用建筑结构中的应用[J]．哈尔滨工业大学学报，2001，33(4)：469～474．
[5] 曹照平，王社良．光纤传感器在土木工程中的应用[J]．南京建筑工程学院学报，2000年第4期．
[6] 杨曙光，郑研．光纤传感器及其应用[J]．河南科技，2000年4月．
[7] 苑舜．光纤传感器在高压测量中应用的新发展[J]．东北电力技术，1996年第2期．
[8] 马水山，王志旺等．光纤传感器在岩土工程中的应用[J]．岩石力学与工程学报，2001年10月第20卷．
[9] 赵育良，李开端．光纤传感器在测量领域的发展与应用[J]．新技术新仪器，2001年第21卷第6期．
[10] 冯青蕊 张慧萍等．光纤传感器在复合材料研究中的应用[J]．玻璃钢／复合材料，2002年1月．
[11] 贾春阳．光纤液位计的原理及其特点[J]．石油化工自动化，2000，1．
[12] 姜德生，祁耀斌．油罐区光纤安全监测系统设计与实现[J]．武汉理工大学学报，2001年11期．
[13] 姜德生，祁耀斌，李焰．光纤传感安全监测系统软件设计与研究[J]．武汉理工大学学报，2001年12期．
[14] 王小音，汤奇雯．计算机网络技术在公安领域的应用[J]．光纤与电缆及其应用技术，2000(6)：37～40．
[15] 吴义祥，许金录，刘振国．网络技术在安全监测系统中的应用[J]．煤矿安全，1999，30(1)：21～24．
[16] 吴义祥，许金录，刘振国．网络技术在安全监测系统中的应用[J]．煤矿安全，1999年01期．
[17] 李亚恒，唐毅．网络安全监测系统[J]．计算机工程，2001年04期．
[18] 毛良明，王为胜，沈省三．分布式网络测量系统在安全监测系统中的应用[J]．大坝观测与土工测试，2001年06期．
[19] 黄天戍，向继东，孙东一种应用于企业网的网络安全监测系统[J]．现代计算机，2001年08期．
[20] 许开立，陈宝智．易燃易爆重大危险源安全监测系统可靠性的研究[J]．劳动保护科学技术，1996年01期．
[21] 杨家文．安全监测系统在鲍店煤矿的应用[J]．煤矿安全，1999年10期．
[22] 郭勇义．关于矿井安全监测系统数据处理技术的探讨[J]．太原理工大学学报，1998年02期．
[23] 杨胜来，吴凤东．煤矿安全监测系统选型与安装设计探讨[J]．煤矿设计，1995年07期．
[24] 郝超，强士中，王朝晖．大型结构的安全监测系统[J]．国外桥梁，2000年02期．
[25] 王德厚，李镇惠．三峡工程安全监测系统信息网络优化研究[J]．人民长江，1997年07期．
[26] 王润英．实现大坝安全监测系统自动化应注意的问题[J]．人民珠江，2000年06期
[27] 李楠．浅谈大坝安全监测系统在三峡大坝建设运行中的作用[J]．实验技术与管理，2000年04期
[28] 彭虹．大坝安全监测系统及其自动化[J]．大坝观测与土工测试，1995年04期．
[29] 黄太早，张振明，程君敏，和玲．于桥水库大坝安全监测系统软件的研究与开发[J]．水利水电技术，2001年08期．
[30] 吴中如．三峡水工建筑物安全监测与反馈设计[J]．北京：中国水利水电出版社，1999年04期．
[31] 杜建明．漫湾电站水工建筑物安全监测系统[J]．云南水力发电，1995年04期．
[32] 王艳．用VC制作动态连接库[J]．微计算机信息，2003年第19卷第5期．
[33] 移群英．动态连接库(DLL)及其应用[J]．石油仪器，2001年6月第15卷第3期．
[34] 虞歌．Windows动态连接库的建立和使用[J]．计算机系统应用，1995年第7期．
[35] MCGS用户指南[M]．北京：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2001．
[36] Orest Protch. abc's of supervisory communication. SuperVision, Burlington, Jul 2002.
[37] Joao Rosa; Alberto Rodrigues. Centralizing control centers. Transmission & Distribution World Overland Park, Aug 2002.
[38] Abdo Y Saad. Securing supervisory control & data acquisition systems. Pipeline & Gas Journal, Dallas, Jul 2002.
[39] Jim Fulcher. Supervisory control's future. MSI, Oak Brook, Sep 2001.
[40] Kevin Nunn. Supervision 101. SuperVision, Burlington, Aug 2002.
[41] Maisara Ismail. Call for single supervisory body for Islamic banking. Business Time, Kuala Lumpur, May 31, 2001.
[42] Orest Protch. The dynamics of diversity supervision. SuperVision, Burlington, Oct 2002.
[43] Clayton B Grantham. Supervisory IC protects system against overvoltage conditions, Electronic Design, Cleveland, May 13, 2002.
[44] Qian Shen. Substation Supervisory System Based on Feeder Control Units.
Nanjing Automation Research Institute.
[45] Bao Qingshan, Zhao Chunxia, Wang Shuguo, Cai Hegao. Design and Implimentation of the Object-Oriented User Interface Spervisory for Garment CAD/CAM. Journal of Harbin Institute of Technology, VoI. E-4, No.1, 1997.
[46] GuTianlong, WWLKeerthipala, Syed M Islam, C V Nayar. A Supervisory Control Method to Maintain in Power Quality in a Weak Mains Connected Wind/Diesel/Battery Energy System. Journal of Guilin Institute of Electronic Technology, Mar. 1999 Vol. 19, No.1.
[2] 李敏君，程万君．光纤传感器在高温测量中的应用[J]．自动化技术与应用，2001(2)：54～55．
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[36] Orest Protch. abc's of supervisory communication. SuperVision, Burlington, Jul 2002.
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[39] Jim Fulcher. Supervisory control's future. MSI, Oak Brook, Sep 2001.
[40] Kevin Nunn. Supervision 101. SuperVision, Burlington, Aug 2002.
[41] Maisara Ismail. Call for single supervisory body for Islamic banking. Business Time, Kuala Lumpur, May 31, 2001.
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[43] Clayton B Grantham. Supervisory IC protects system against overvoltage conditions, Electronic Design, Cleveland, May 13, 2002.
[44] Qian Shen. Substation Supervisory System Based on Feeder Control Units.
Nanjing Automation Research Institute.
[45] Bao Qingshan, Zhao Chunxia, Wang Shuguo, Cai Hegao. Design and Implimentation of the Object-Oriented User Interface Spervisory for Garment CAD/CAM. Journal of Harbin Institute of Technology, VoI. E-4, No.1, 1997.
[46] GuTianlong, WWLKeerthipala, Syed M Islam, C V Nayar. A Supervisory Control Method to Maintain in Power Quality in a Weak Mains Connected Wind/Diesel/Battery Energy System. Journal of Guilin Institute of Electronic Technology, Mar. 1999 Vol. 19, No.1.