一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器的制作方法

1.本发明属于井场配套设备技术领域，尤其涉及一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器。


背景技术：

2.在井场生产区域内，由于各采油井、管道地处偏远且分布通常较为分散，因此在对其压力进行监测以及多点对比分析（例如：对传输介质的压力变化情况进行监测、对多地管道工况进行监测以对比确定判断工况以及在泄漏发生时确定泄漏点的位置等）过程中，需要利用压力变送器进行精确采集。然而发明人进一步研究后发现，在实际生产过程中，各压力变送器所处环境、工况各不相同，导致数据中心无法确保传输接收的来自各压力变送器数据的同步性，成为了井场压力数据同步采集、对比分析的一大技术瓶颈，亟待本领域技术人员妥善解决。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，该种压力变送器通过将卫星授时与压力采集、无线通信等功能模块的结合，形成了一种可显著改善压力数据不同步缺陷的新型压力变送器。
4.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，包括有：微处理器模块，以及与微处理器模块相连接的gps模块、温度传感单元、压力传感单元、无线通信模块；所述微处理器模块选用型号为msp430f4793的芯片；其中，msp430f4793芯片的uca1txd引脚与gps模块的txda引脚相连接；msp430f4793芯片的uca1rxd引脚与gps模块的rxda引脚相连接；msp430f4793芯片的caout引脚与gps模块的timepulse引脚相连接；msp430f4793芯片的p2.7通用数字i/o引脚与gps模块的vcc
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en引脚相连接；msp430f4793芯片的a1.0 引脚与温度传感单元的数据输出正极端相连接；msp430f4793芯片的a1.0
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引脚与温度传感单元的数据输出负极端相连接；msp430f4793芯片的a1.0 引脚与msp430f4793芯片的a1.0
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引脚之间还设置有4.7uf的贴片电容；msp430f4793芯片的a2.0 引脚通过第一限流电阻与压力传感单元的数据输出正极端相连接；msp430f4793芯片的a2.0
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引脚通过第二限流电阻与压力传感单元的数据输出负极端相连接；msp430f4793芯片的a2.0 引脚与msp430f4793芯片的a2.0
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引脚之间还设置有4.7uf的贴片电容；所述无线通信模块的型号为lc
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wx1；其中，无线通信模块lc
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wx1的vcc引脚接3.3v直流电源；无线通信模块lc
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wx1的gnd引脚接地；无线通信模块lc
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wx1的txd引脚与msp430f4793芯片的uca0rxd引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的rxd引脚与msp430f4793芯片的uca0txd引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的p1.3引脚与msp430f4793芯片的p1.0引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的p2.0引脚与msp430f4793芯片的p1.1引脚相连接。
5.进一步优选的，还包括有：电源模块；所述电源模块选用型号为mcp1257的芯片；其中，mcp1257芯片的vin引脚接3.3v直流电源；mcp1257芯片的引脚与msp430f4793芯片的p8.2引脚相连接；mcp1257芯片的sleep引脚与msp430f4793芯片的p8.3引脚相连接。
6.进一步优选的，还包括有与电源模块mcp1257芯片的vout引脚相连接的5v基准升压接口；所述5v基准升压接口用于将电源模块的输出电压升压为5v的基准电压。
7.进一步优选的，还包括有：数据存储模块；所述数据存储模块选用型号为fm25cl64的芯片；其中，fm25cl64芯片的vss引脚接地；fm25cl64芯片的vdd引脚接3.3v直流电源；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.5引脚相连接；fm25cl64芯片的so引脚与msp430f4793芯片的ucb0sda引脚相连接；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.6引脚相连接；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.4引脚相连接；fm25cl64芯片的sck引脚与msp430f4793芯片的uca0ste引脚相连接；fm25cl64芯片的si引脚与msp430f4793芯片的ucb0scl引脚相连接。
8.进一步优选的，还包括有：下载接口；所述下载接口采用七排插槽接口mhdr1x7；其中，七排插槽接口mhdr1x7的gnd引脚接地；七排插槽接口mhdr1x7的tdo引脚与msp430f4793芯片的tdo引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tdi引脚与msp430f4793芯片的tdi引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tms引脚与msp430f4793芯片的tms引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tck引脚与msp430f4793芯片的tck引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的rst引脚与msp430f4793芯片的引脚相连接。
9.进一步优选的，还包括有：复位电路以及显示单元模块；其中，复位电路用于为微处理器模块提供复位初始化，显示单元模块用于显示微处理器模块输出的数据。
10.本发明提供了一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，该种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器包括有微处理器模块、gps模块、温度传感单元、压力传感单元、无线通信模块、电源模块、5v基准升压接口、数据存储模块、下载接口复位电路以及显示单元模块；具有上述结构特征的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，与现有的压力变送器相比至少具有如下优点：1、具有卫星授时校时功能，从根本上保证了不同压力变送器压力数据的同步性；2、具备异常压力报警远传功能；3、具有无线远程通讯功能；4、具有分频采集功能。
附图说明
11.该附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在下述附图中：图1为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器的结构示意图；图2为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中微处理器模块的
电气示意图；图3为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中无线通信模块的电气示意图；图4为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中电源模块的电气示意图；图5为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中数据存储模块的电气示意图；图6为本发明提供的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中下载接口的电气示意图。
具体实施方式
12.本发明提供了一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，该种压力变送器通过将卫星授时与压力采集、无线通信等功能模块的结合，形成了一种可显著改善压力数据不同步缺陷的新型压力变送器。
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
15.本发明提供了一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，如图1所示，该种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器包括有：微处理器模块，以及与微处理器模块相连接的gps模块、温度传感单元、压力传感单元、无线通信模块。
16.其中，微处理器模块选用型号为msp430f4793的芯片。具体的，如图2所示，图2为微处理器模块msp430f4793芯片的电气结构示意图。值得注意的是，msp430f4793芯片是一种16位、基于精确指令设计的混合信号处理器，其具有更高的易用性以及更低的功耗成本（多种即使唤醒模式）；此外，该款msp430f4793芯片高度集成，并可提供广泛的高效模拟及数字外围设备。
17.msp430f4793芯片的uca1txd引脚与gps模块的txda引脚相连接；msp430f4793芯片的uca1rxd引脚与gps模块的rxda引脚相连接；msp430f4793芯片的caout引脚与gps模块的timepulse引脚相连接；msp430f4793芯片的p2.7通用数字i/o引脚与gps模块的vcc
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en引脚相连接。msp430f4793芯片的a1.0 引脚与温度传感单元的数据输出正极端相连接；msp430f4793芯片的a1.0
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引脚与温度传感单元的数据输出负极端相连接；而msp430f4793芯片的a2.0 引脚通过第一限流电阻与压力传感单元的数据输出正极端相连接；msp430f4793芯片的a2.0
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引脚通过第二限流电阻与压力传感单元的数据输出负极端相连接。
18.此外，需要补充说明的是，msp430f4793芯片的a1.0 引脚与msp430f4793芯片的
a1.0
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引脚之间还设置有4.7uf的贴片电容；msp430f4793芯片的a2.0 引脚与msp430f4793芯片的a2.0
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引脚之间还设置有4.7uf的贴片电容。
19.如图3所示，图3为型号为lc
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wx1的无线通信模块的电气结构示意图。值得注意的是，该种lc
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wx1型号的无线通信模块通过多样化的接口以及固化的集成软件控制，实现微处理器模块msp430f4793芯片与数据中心（例如rtu、plc、工控机等终端设备）的通讯连接，最终实现压力数据的远程透传。其中，无线通信模块lc
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wx1的vcc引脚接3.3v直流电源；无线通信模块lc
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wx1的gnd引脚接地；无线通信模块lc
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wx1的txd引脚与msp430f4793芯片的uca0rxd引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的rxd引脚与msp430f4793芯片的uca0txd引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的p1.3引脚与msp430f4793芯片的p1.0引脚相连接；无线通信模块lc
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wx1的p2.0引脚与msp430f4793芯片的p1.1引脚相连接。
20.进一步的，作为本发明的一种较为优选的实施方式，基于卫星授时的同步采集智能压力变送器中还包括有：电源模块、数据存储模块、下载接口。
21.具体的，如图4所示，图4为芯片型号为mcp1257的电源模块的电气结构示意图。该mcp1257芯片的电源模块属于一种无电感正电压稳压电荷泵dc/dc转换器，其可以将1.8v至3.6v的输入电压转换成稳定的3.3v输出电压。此外，该电源模块还具有过热保护和短路保护功能，可提供10引脚msop以及10引脚3mm
´
3mmdfn两种封装形式，并可在
‑
40
°
c至 125
°
c的温度范围内正常运转。mcp1257芯片的vin引脚接3.3v直流电源；mcp1257芯片的引脚与msp430f4793芯片的p8.2引脚相连接；mcp1257芯片的sleep引脚与msp430f4793芯片的p8.3引脚相连接。
22.如图5所示，图5为芯片型号为fm25cl64的数据存储模块的电气结构示意图。该fm25cl64型号的数据存储模块属于一种高可靠性（具有硬件写保护/软件写保护、掉电保护）、无限读写次数、采用铁电处理技术的64kb数据存储器，其结构容量可达8192*8位，在85℃环境工况下掉电数据可保持10年，并且具有快速串行外设接口协议spi，最大传输速度可达到20m的总线速度。具体的，fm25cl64芯片的vss引脚接地；fm25cl64芯片的vdd引脚接3.3v直流电源；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.5引脚相连接；fm25cl64芯片的so引脚与msp430f4793芯片的ucb0sda引脚相连接；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.6引脚相连接；fm25cl64芯片的引脚与msp430f4793芯片的p3.4引脚相连接；fm25cl64芯片的sck引脚与msp430f4793芯片的uca0ste引脚相连接；fm25cl64芯片的si引脚与msp430f4793芯片的ucb0scl引脚相连接。
23.如图6所示，图6为采用mhdr1x7七排插槽接口的下载接口的电气结构示意图。其中，七排插槽接口mhdr1x7的gnd引脚接地；七排插槽接口mhdr1x7的tdo引脚与msp430f4793芯片的tdo引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tdi引脚与msp430f4793芯片的tdi引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tms引脚与msp430f4793芯片的tms引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的tck引脚与msp430f4793芯片的tck引脚相连接；七排插槽接口mhdr1x7的rst引脚与msp430f4793芯片的引脚相连接。
24.进一步结合附图，对具有上述结构特征的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器其工作过程进行如下描述。首先，由电源模块为同步采集智能压力变送器整体电路进行
供电；通电后，微处理器模块初始化完成并开始运转工作；而后由gps模块进行卫星校时的数据采集；当卫星校时完成后，微处理器模块接收到校时（数据）并获得卫星校时的时间；而后，微处理器启动采集，实现对温度传感单元、压力传感单元的数据采集和处理，温度、压力数据及卫星校时时间数据一并转存在数据存储模块中；当存储数据达到用户设定到的数量且形成完整的数据包后，微处理器通过无线通信模块将完整的数据包透传发送到数据中心处，从而完成整个工作过程。
25.此外需要补充说明的是，作为本发明的一种较为优选的实施方式，本发明的同步采集智能压力变送器中还包括有5v基准升压接口；该5v基准升压接口与电源模块mcp1257芯片的vout引脚相连接，用于将电源模块的输出电压升压为5v的基准电压（例如：该5v基准电压可用于为温度传感单元、压力传感单元提供其正常运作所需的基准工作电压）。以及包括复位电路、显示单元模块在内的可扩张电路单元；其中，复位电路用于为微处理器模块提供复位初始化；而显示单元模块用于显示微处理器模块输出的数据。
26.本发明提供了一种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，该种基于卫星授时的同步采集智能压力变送器包括有微处理器模块、gps模块、温度传感单元、压力传感单元、无线通信模块、电源模块、5v基准升压接口、数据存储模块、下载接口复位电路以及显示单元模块；具有上述结构特征的基于卫星授时的同步采集智能压力变送器，与现有的压力变送器相比至少具有如下优点：1、具有卫星授时校时功能，从根本上保证了不同压力变送器压力数据的同步性；2、具备异常压力报警远传功能；3、具有无线远程通讯功能；4、具有分频采集功能。
27.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。