专利名称：一种体积修正仪的无线通讯方法
技术领域：
本发明属于气体流量计量领域，是一种将体积修正仪记录的天然气计量的过程数 据读取到上位机的无线通讯方法。
背景技术：
体积修正仪和流量计一起，一般都是安装在现场封闭的天然气调压计量箱中，且 绝大多数现场没有供电条件，体积修正仪的日常运行全部都要靠内部锂电池进行供电，一 般要求在无外接电源的情况下，稳定工作5年以上。体积修正仪与气体涡轮流量计(或腰轮流量计)配合，进行天然气体积流量的计 量，气体涡轮流量计(或腰轮流量计)被用来检测工况下的天然气体积流量，体积修正仪通 过采集气体涡轮流量计(或腰轮流量计)输出的工况流量信号，以及自身温度、压力传感器 测得的温度、压力等信号，并进行压缩因子的自动修正实现标准状况下天然气体积量的计 算，进而进行贸易结算。从天然气计量仪表的现场管理的角度来说，计量现场每小时的过程数据都需要比 较详细保存、记录，包括标准状态下的体积量、工作状态下的体积量、标准状态下的瞬时流 量、工作状态下的瞬时流量、温度、压力、状态量等。所有的这些数据都被保存在体积修正仪 内部的存储芯片中，如何对这些数据采取合适、可靠、方便的方式进行抄取，并进行现场的 监控、管理，就是一个非常值得关注的问题。目前国内外体积修正仪现场通讯的技术现状为1、国产体积修正仪产品。绝大多数产品均无直接的现场历史数据抄录功能，如果 要进行内部过程记录数据的读取，都是通过有线的RS485/232接口进行通讯，这种通讯的 方式功耗非常大，一般都是需要外接电源的，且多数情况下露天安装的调压计量箱都不具 备外供电条件。同时考虑到天然气的易燃、易爆性，按照GB 50028《城镇燃气设计规范》要 求，天然气调压计量箱周围4. 5m的范围为防爆2区，即使有外接电源可以提供，为了安全起 见，供电系统必需要加装隔离栅，这些现实要求都给体积修正仪的内部数据读取带来了很 大的不便。2、进口体积修正仪产品。进口的体积修正仪一般都是通过光学的、红外接口来进 行数据通讯，通过一个专用的、带防爆隔离功能的红外转RS232接口的数据线和笔记本电 脑建立连接。这种通讯方式目前主要存在如下问题(1)、每次抄表时需要打开调压计量箱的门，连接红外接口，固定红外接口的方向， 操作非常不便；(2)、一般使用的笔记本电脑均为非防爆产品，同上参考GB 50028《城镇燃气设计 规范》要求，天然气调压计量箱周围4. 5m的范围为防爆2区，所以为了安全起见，一般的红 外接口转RS232接口的数据线都有IOm左右的长度，导线的连接非常麻烦。(3)、很多情况下现场抄表都不会把数据线分散，而是把笔记本电脑直接放入调压 计量箱中、体积修正仪旁边进行抄表，这样操作明显存在安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的问题是对天然气计量仪表的现场管理实现无线数据传输，其 克服现有的RS485/232接口和红外手工抄表方式存在的技术繁琐、不安全的缺点，提高天 然气计量过程中现场仪表的运行数据读取的合适、可靠、方便、准确等能力。本发明提出 一种体积修正仪的无线通讯方法，该方法在体积修正仪上安装射频接口电路，所述的射频 接口电路选用ChipCon公司生产的无线数据传输芯片CC1100，其引脚SCLK为数字输入和 MSP430的ACLK连接，用于时钟控制；SO(GDOl)数字输出和MSP430的TA2、TAU TAO连接， 用于信号的传输、校验；⑶02为数字输出和MSP430的TA2、TA1、TA0连接，用于信号的传输、 校验；⑶00 (ATEST)为数字I/O和MSP430的TA2、TA1、TA0连接，用于信号的传输、校验；CSn 为数字输入和MSP430的SMCLK连接，用于时钟控制；SI为数字输入和MSP430的TAINCLK 连接，用于时钟控制。该芯片工作于433MHz频段下，设置为窄带工作方式，这样解决了在 复杂传输环境中的数据传输的距离问题，同时在软件设计中加入数据纠错编码使数据传输 准确可靠，并通过精确的上下位的时序配合，以确保快速准确的数据传输，目前国际同类产 品也是首次采用，使得本产品具有一定的前瞻性。所述的射频接口电路还包括信号采集 处理模块，完成对温度、压力、脉冲等信号的采集、放大、转化、处理等；中央处理单元采用 MSP430F147芯片，实现修正仪系统的总体控制功能，对相关的数据进行计算，协调各功能模 块的正常运行；电源模块完成双3. 6VDC的锂电池供电，以确保计量的可靠性。也可以直接 采用外接MVDC进行供电；显示模块完成计量参数就地显示；存储模块完成日常的计量过 程参数实时存储；通讯模块主要包括(1)、无线射频通讯。定期在现场从体积修正仪里读取数据。(2)、RS485通讯。主要用于信号远传，把体积修正仪的运行数据实时地远传到监
控室，。其工作流程为第一步体积修正仪初始化；第二步把上位的通讯接收模块通过USB接口连接于笔记本电脑上，设置上位机 软件，使其通讯参数、仪表号、仪表地址和所需要读取的体积修正仪的相关参数一致，选择 射频连接方式，发出射频触发信号；第三步体积修正仪每隔30s检测一次通讯激活状态，若发现通讯触发信号，则建 立通讯连接；第四步通过上位机软件选择需要读取的参数，进行数据读取；第五步通过上位机软件选择需要读取参数的历史记录，进行数据读取。参考上述的工作过程，降低功耗分别为1、正常工作时的平均功耗为350μΑ ；2、射频激活状态的平均功耗约为400 μ A ；3、实时数据读取时的平均功耗约为1. 5mA ；4、历史数据读取时的平均功耗约为5mA。综上，这些创新的设计、实用技术和功能的采用，在国内尚没有同类产品和同样的 设计及应用，本发明采用标准的Modbus协议(通讯参数为9600、N81，和RS485有线通讯协议相兼容)，克服现有的RS485/232接口和手工抄表方式存在的问题，提高天然气计量过程 中现场仪表的运行数据读取的合适、可靠、方便、准确等能力，并取得了节约系统成本，等有 益效果。
图1是体积修正仪的射频电路结构示意2是体积修正仪的无线通讯工作流程示意图具体的实施方式如图1所示为体积修正仪上的射频接口电路，CCllOO是ChipCon公司生产的一种 具有高集成度、多通道RF的收发芯片。该芯片具有工作稳定、灵敏度高，传输距离远的特 点，尤其适用于短程数据传输。其主要引脚及其功能描述有如下表示
权利要求
1.一种体积修正仪的无线通讯方法，选用ChipCon公司生产的无线数据传输芯片组成 射频接口电路，其特征在于，射频接口电路安装在体积修正仪上，所述的射频芯片CC1100， 其引脚SCLK为数字输入和MSP430的ACLK连接，用于时钟控制；SO (GD01)数字输出和 MSP430的TA2、TAU TAO连接，用于信号的传输、校验；⑶02为数字输出和MSP430的TA2、 TAUTAO连接，用于信号的传输、校验；⑶00 (ATEST)为数字I/O和MSP430的TA2、TA1、TA0 连接，用于信号的传输、校验；CSn为数字输入和MSP430的SMCLK连接，用于时钟控制；SI为 数字输入和MSP430的TAINCLK连接，用于时钟控制。
2.根据权利要求1所述的一种体积修正仪的无线通讯方法，其特征在于，CCllOO该芯 片工作于433MHz频段下，设置为窄带工作方式。
3.根据权利要求1所述的一种体积修正仪的无线通讯方法，其特征在于，所述的射频 接口电路还包括信号采集处理模块，完成对温度、压力、脉冲等信号的采集、放大、转化、处 理等；中央处理单元采用MSP430F147芯片，实现修正仪系统的总体控制功能，对相关的数 据进行计算，协调各功能模块的关系；电源模块完成双3. 6VDC的锂电池供电，以确保计量 的可靠性；显示模块完成计量参数要求地显示；存储模块完成日常的计量过程参数实时存 储；通讯模块定期从体积修正仪内部读取数据；RS485通讯主要用于信号远传，把体积修正 仪的运行数据实时地远传到监控室。
4.根据权利要求1所述的一种体积修正仪的无线通讯方法，其特征在于，也可以直接 采用外接MVDC进行供电；
5.根据权利要求1所述的一种体积修正仪的无线通讯方法，其特征在于，工作流程为第一步体积修正仪初始化；第二步把上位的通讯接收模块通过USB接口连接于笔记本电脑上，设置上位机软件， 使其通讯参数、仪表号、仪表地址和所需要读取的体积修正仪的相关参数一致，选择射频连 接方式，发出射频触发信号；第三步体积修正仪每隔30s检测一次通讯激活状态，若发现通讯触发信号，则建立通 讯连接；第四步通过上位机软件选择需要读取的参数，进行数据读取；第五步通过上位机软件选择需要读取参数的历史记录，进行数据读取。
全文摘要
本发明公开一种体积修正仪的无线通讯方法，该方法选用ChipCon公司生产的无线数据传输芯片CC1100，主体采用对DVDD、AVDD、DGUARD等端口增加匹配电容，对CC1100的前段网络的元件C30、C31、C32、C33、C34、L1、L2、L3、L4)改变布件形式，在PCB布线中避免出现独立的单块地面积。改变地线均应形式，其引脚SCLK为数字输入、SO(GDO1)、GDO2为数字输出和MSP430的TA2、TA1、TA0连接；GDO0(ATEST)为数字I/O和MSP430的TA2、TA1、TA0连接，CSn为数字输入和MSP430的SMCLK连接，SI为数字输入和MSP430的TAINCLK连接。该芯片工作于433MHz频段下，设置为窄带工作方式，本发明克服了现有的RS485/232接口和红外手工抄表方式存在的不安全问题，提高天然气计量过程中现场仪表的运行数据读取的便利性、安全性，并取得了节约系统成本、降低功耗等有益效果。
文档编号G01F15/075GK102072754SQ200910199028
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者万家宝, 吴静, 潘良 申请人:上海飞奥燃气设备有限公司