热辐射蒸汽管道泄漏检测系统的软件设计(附件)
埋地蒸汽管道可以用来运输蒸汽，但由于施工焊接、金属腐蚀等一些原因，会造成蒸汽的泄漏。蒸汽的泄漏会导致热力公司热能浪费，会影响企业的经济效益。为了减少不必要的损失，所以对蒸汽管道的状态要进行检测，及时发现泄漏，并迅速找到泄漏点。本设计以STM32作为主控制器，处理来自传感器检测的温度信息，并发送到触摸屏上。设计中采用手持式红外巡测仪来检测温度。温度信息由STM32进行处理，最终在触摸屏上显示温度图像，找到泄漏点。关键词 埋地蒸汽管道，STM32，红外巡测仪, 触摸屏，温度
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2国内外研究的状况 1
1.3 课题的主要研究内容 4
1.4 总体设计概述 4
2 开发软件及通信 5
2.1 Keil软件 5
2.2 USART HMI串口屏 5
2.4 串行通信 6
3 系统功能模块设计 7
3.1 电源电路模块 7
3.2 红外传感器模块 7
3.3 触摸屏显示模块 8
3.4 报警模块 9
3.5 STM32微处理器模块 11
4 系统的软件设计 13
4.1 总体流程图 13
4.2 红外传感器软件的设计 13
4.3 触摸屏模块软件设计 14
4.3.1 触摸屏介绍 14
4.3.2 触摸屏界面设计 15
5 管道泄漏检测方法 17
5.1 检测原理 17
5.2 温度显示的处理 17
5.3 检测温度图像 18
5.4 误差分析 19
6 系统的软件调试 19
6.1 Keil软件的调试 19
6.1.1 Keil软件的设置 19
6.1.2 仿真调试选项的设置 23
6.1.3 Keil软件仿真 24
6.2 触摸屏的调试 26
6.2.1 触摸屏工程的下载 26
6.2.2 实物调试 28
结 论 30< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 致谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 研究背景及意义
如今，随着科技的发展，人类生活水平不断提高。在四次工业革命之后，人们的生活方式也发生了很大的改变。在过去，如果要运输东西，人们会考虑马车、人力。这些运输方式会面临很多的问题，如花费的时间长，安全性不高，资源不够。工业革命是一次大的变革，它从18世纪60年代开始，主要从英格兰中部地区开始。经过工业革命，完成了从手工业到工业制作的过渡。这是一场生产与科技革命，历史学家称这个时代为机器时代。一般情况下，大家都认为蒸汽机、煤、铁和钢是促成工业革命技术加速发展的四项主要因素。工业的发展促进了运输业也进一步发展。
现在，运输方式有很多种。可以用公路运输，也可以用铁路运输，水上运输，航空运输或者是管道运输等。在这几种运输方式中，管道运输有着自己独特的优势。可以列举如下：
（1）可以不用占地。管道可以埋在地下，不用占地。现在社会随着人口的增多，各个产业的发展，土地资源变得特别的宝贵，所以管道运输可以节约土地资源。
（2）管道运输安全可靠。石油、天然气、蒸汽等物质用其他运输方式不太方便，且有着很大的安全隐患。如果运用其他运输方式，都有可能会发生交通事故，可能会造成环境以及经济的损失。采用管道运输，既安全又稳定，是一种好的运输方式。
（3）运输总量大。用管道运输可以不间断的一直运输。
这些优点都很好的证明了管道运输是一种好的运输方式。但是，埋地蒸汽管道因为一些原因，如施工过程中焊接的问题，金属的腐蚀，导致蒸汽泄漏。这会使热力公司的热能浪费，影响企业的效益。所以研究管道泄漏有着很大的意义。
1.2国内外研究的状况
通过对管道的检测，可以及时了解管道的情况，方便迅速找到管道的泄漏点，尽可能地避免环境污染，减少企业的经济损失。
在进行管道检测时，应该满足如下要求：
及时性。管道泄漏要及时发现，才可以采取相应的措施。
（2）准确性。管道泄漏点要准确的找出来，才可以避免下次再泄漏。
（3）经济性。检测技术的成本不能太高。
目前国内外已知的管道泄漏检测方法如下：
（1）压力梯度法
这种方法需要在管道上内部安装很多的压力传感器，这些传感器会采集压力信号，形成管道的压力的梯度分布。在理想的情况下，如果管道不泄露，压力会随着管道线性的变化。当发生泄漏，并且稳定后，泄漏点的前后压力会随之发生相应的变化。比较之后就可以判断泄漏的程度，也可以找到泄漏点的位置。不过，这种方法会受到仪表的精度，工况扰动等一些因素的影响。如果进行调泵调阀操作，压力也会随之变化，有可能引起误判。为了防止这种现象的发生，一般采用管道压力的积分。如果这样处理，也有可能带来时间延长等问题，会影响泄漏检测。
（2）流量平衡法
这种方法从名称上就可以看出和流量有关。这种方法上世纪90年代一些学者采用的方法。这种方法的原理比较的简单。当管道没有泄露的时候，管道入口的总流量与最终流出的总流量应该是相等的。不过这种方法存在一些缺陷。它只能证明管道是否泄漏，并不能找出管道的泄漏点，及时避免相应的损失。
（3）声波检测法
这种方法根据声波的变化来检测。当管道发生了泄漏，管道的压力会发生变化，就会有压力差，当管道内部的液体通过泄漏点流向管道的外部时，由于挤压的原因会产生涡流，声波的震荡频率也会变化。管道泄漏产生的声波的频谱很宽，频率在6KHz～80KHz之间。要准确的找到泄漏点，就要把这种频率的声波作为信号源，用传感器来进行采集，通过一些方法就可以确认泄漏点。因为是通过声波来作为信号源，所以如果有声音干扰，频率发生变化，有可能误判。可以通过滤波处理，来提高对于干扰噪声，以及管道系统共振抑制能力。声波检测方法的精确程度比较高，不过由于声音在管道传播距离的限制，所以长距离的管道不适合用这种方法检测。
美国物理声学公司开发了一系列基于声波检测法的便携式的检测仪，如5110/5120/5130/5131系列，应用于管道、容器的泄漏检测。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2国内外研究的状况 1
1.3 课题的主要研究内容 4
1.4 总体设计概述 4
2 开发软件及通信 5
2.1 Keil软件 5
2.2 USART HMI串口屏 5
2.4 串行通信 6
3 系统功能模块设计 7
3.1 电源电路模块 7
3.2 红外传感器模块 7
3.3 触摸屏显示模块 8
3.4 报警模块 9
3.5 STM32微处理器模块 11
4 系统的软件设计 13
4.1 总体流程图 13
4.2 红外传感器软件的设计 13
4.3 触摸屏模块软件设计 14
4.3.1 触摸屏介绍 14
4.3.2 触摸屏界面设计 15
5 管道泄漏检测方法 17
5.1 检测原理 17
5.2 温度显示的处理 17
5.3 检测温度图像 18
5.4 误差分析 19
6 系统的软件调试 19
6.1 Keil软件的调试 19
6.1.1 Keil软件的设置 19
6.1.2 仿真调试选项的设置 23
6.1.3 Keil软件仿真 24
6.2 触摸屏的调试 26
6.2.1 触摸屏工程的下载 26
6.2.2 实物调试 28
结 论 30< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 致谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 研究背景及意义
如今，随着科技的发展，人类生活水平不断提高。在四次工业革命之后，人们的生活方式也发生了很大的改变。在过去，如果要运输东西，人们会考虑马车、人力。这些运输方式会面临很多的问题，如花费的时间长，安全性不高，资源不够。工业革命是一次大的变革，它从18世纪60年代开始，主要从英格兰中部地区开始。经过工业革命，完成了从手工业到工业制作的过渡。这是一场生产与科技革命，历史学家称这个时代为机器时代。一般情况下，大家都认为蒸汽机、煤、铁和钢是促成工业革命技术加速发展的四项主要因素。工业的发展促进了运输业也进一步发展。
现在，运输方式有很多种。可以用公路运输，也可以用铁路运输，水上运输，航空运输或者是管道运输等。在这几种运输方式中，管道运输有着自己独特的优势。可以列举如下：
（1）可以不用占地。管道可以埋在地下，不用占地。现在社会随着人口的增多，各个产业的发展，土地资源变得特别的宝贵，所以管道运输可以节约土地资源。
（2）管道运输安全可靠。石油、天然气、蒸汽等物质用其他运输方式不太方便，且有着很大的安全隐患。如果运用其他运输方式，都有可能会发生交通事故，可能会造成环境以及经济的损失。采用管道运输，既安全又稳定，是一种好的运输方式。
（3）运输总量大。用管道运输可以不间断的一直运输。
这些优点都很好的证明了管道运输是一种好的运输方式。但是，埋地蒸汽管道因为一些原因，如施工过程中焊接的问题，金属的腐蚀，导致蒸汽泄漏。这会使热力公司的热能浪费，影响企业的效益。所以研究管道泄漏有着很大的意义。
1.2国内外研究的状况
通过对管道的检测，可以及时了解管道的情况，方便迅速找到管道的泄漏点，尽可能地避免环境污染，减少企业的经济损失。
在进行管道检测时，应该满足如下要求：
及时性。管道泄漏要及时发现，才可以采取相应的措施。
（2）准确性。管道泄漏点要准确的找出来，才可以避免下次再泄漏。
（3）经济性。检测技术的成本不能太高。
目前国内外已知的管道泄漏检测方法如下：
（1）压力梯度法
这种方法需要在管道上内部安装很多的压力传感器，这些传感器会采集压力信号，形成管道的压力的梯度分布。在理想的情况下，如果管道不泄露，压力会随着管道线性的变化。当发生泄漏，并且稳定后，泄漏点的前后压力会随之发生相应的变化。比较之后就可以判断泄漏的程度，也可以找到泄漏点的位置。不过，这种方法会受到仪表的精度，工况扰动等一些因素的影响。如果进行调泵调阀操作，压力也会随之变化，有可能引起误判。为了防止这种现象的发生，一般采用管道压力的积分。如果这样处理，也有可能带来时间延长等问题，会影响泄漏检测。
（2）流量平衡法
这种方法从名称上就可以看出和流量有关。这种方法上世纪90年代一些学者采用的方法。这种方法的原理比较的简单。当管道没有泄露的时候，管道入口的总流量与最终流出的总流量应该是相等的。不过这种方法存在一些缺陷。它只能证明管道是否泄漏，并不能找出管道的泄漏点，及时避免相应的损失。
（3）声波检测法
这种方法根据声波的变化来检测。当管道发生了泄漏，管道的压力会发生变化，就会有压力差，当管道内部的液体通过泄漏点流向管道的外部时，由于挤压的原因会产生涡流，声波的震荡频率也会变化。管道泄漏产生的声波的频谱很宽，频率在6KHz～80KHz之间。要准确的找到泄漏点，就要把这种频率的声波作为信号源，用传感器来进行采集，通过一些方法就可以确认泄漏点。因为是通过声波来作为信号源，所以如果有声音干扰，频率发生变化，有可能误判。可以通过滤波处理，来提高对于干扰噪声，以及管道系统共振抑制能力。声波检测方法的精确程度比较高，不过由于声音在管道传播距离的限制，所以长距离的管道不适合用这种方法检测。
美国物理声学公司开发了一系列基于声波检测法的便携式的检测仪，如5110/5120/5130/5131系列，应用于管道、容器的泄漏检测。
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