CN103871227A

CN103871227A - 液位通讯仪

Info

Publication number: CN103871227A
Application number: CN201410075020.5A
Authority: CN
Inventors: 王书林
Original assignee: BEIJING ADVANCE PETROMACHINERY Co Ltd
Current assignee: BEIJING ADVANCE PETROMACHINERY Co Ltd
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明提出了一种液位通讯仪，包括：处理器电路以及分别与处理器电路连接的电源电路、串口电路、以太网接口电路和内存电路；串口电路与本地后台系统连接，用于采集油罐数据，并将油罐数据上传给所述本地后台系统；太网接口电路与远端服务器连接，用于采集并解析加油机的相关数据及状态，并将油机的数据、状态和油罐数据传输给远端服务器；内存电路包括RAM和Flash，所述RAM用于提供掉电丢失的数据存储和程序运行，所述Flash用于提供掉电不丢失的数据存储和应用程序存储。本发明的液位通讯仪价格便宜并稳定可靠，可实现远程监控的功能，工作效率高。

Description

液位通讯仪

技术领域

本发明涉及设备控制系统领域，特别是指一种用于石油工业系统的液位通讯仪。

背景技术

加油站前庭设备包括加油机、液位仪等设备，加油站前庭设备控制系统主要用于采集加油机、液位仪等前庭设备的各种数据，并通过电流环、RS485,RS422等方式与加油机通讯连接，用来获取加油状态及相关数据，通过RS232接口连接液位仪获取油罐的状态及相关数据。

目前，油罐数据的采集都是通过前庭控制器来实现，但前庭控制器价格较高并且目前大多数油机都直接采用TCP\IP通讯方式与后台系统进行通讯，前庭控制器的油机连接功能被取代，加油站急需一款价格便宜并稳定可靠的产品来实现油罐数据的采集。

发明内容

本发明提出一种液位通讯仪，解决了现有技术中的前庭控制器价格较高、数据传输不稳定的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

液位通讯仪，包括：处理器电路以及分别与处理器电路连接的电源电路、串口电路、以太网接口电路和内存电路；

处理器电路包括双重看门狗电路和网络监控芯片，双重看门狗用于保障液位通讯仪的主动恢复能力，网络监控芯片用于采集加油站网络中设备的运行情况；

串口电路与本地后台系统连接，用于采集油罐数据，并将油罐数据上传给本地后台系统；

太网接口电路与远端服务器连接，用于采集并解析加油机的相关数据及状态，并将油机的数据、状态和油罐数据传输给远端服务器；

内存电路包括RAM和Flash，RAM用于提供掉电丢失的数据存储和程序运行，Flash用于提供掉电不丢失的数据存储和应用程序存储。

优选的，处理器电路采用ARM Cortex-A8芯片，ARM Cortex-A8中的CPU采用AM3352芯片。

优选的，电源电路包括输入电源、稳压二极管、熔断器和稳压器，稳压器为低压差稳压器AMS1117芯片。

优选的，串口电路包括2路RS232串口电路。

优选的，RS232串口电路包括依次连接的RS232隔离电路和RS232电平转换电路，RS232隔离电路与处理器电路连接，RS232隔离电路包括隔离电源电路和串口信号隔离电路。

优选的，隔离电源电路包括隔离电源芯片H1102，电源通过隔离电源芯片的VIN端输入，经Vo端和电感L16输出。

优选的，串口信号隔离电路包括数字隔离芯片AM1200，处理器电路的输出端TXD0和RXD0通过数字隔离芯片转换为TXD0_ISO和RXD0_ISO端，TXD0_ISO和RXD0_ISO端与RS232电平转换电路的输入端连接。

优选的，RS232电平转换电路包括电平转换芯片MAX3243，TXD0_ISO和RXD0_ISO端分别与电平转换芯片的输入端连接，并通过电平转换芯片的COM0-TXD和COM0-RXD输出。

优选的，以太网接口电路包括以太网PHY芯片LA810，以太网芯片的输入端与处理器电路相连，以太网芯片的输出端RXP、RXN、TXP和TXN与以太网隔离变压器电路连接。

优选的，以太网隔离变压器电路包括隔离变压器TR1，RXP和RXN端分别与TR1的输入端TD+和TD-连接，TXP和TXN端分别与TR1的输入端PD+和PD-连接，隔离变压器TR1的输出端TX1+、TX1-、PX1+、PX-端分别与处理器电路连接。

本发明的液位通讯仪是加油站液位仪前庭设备数据采集产品，液位通讯仪通过RS232接口连接液位仪来获取油罐的状态及相关数据，透过TCP封包解析采集到加油机的相关数据及状态，实现远程加油站业务监控功能；并能采集加油站硬件设备运行状态，实现加油站设备监控功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明液位通讯仪的原理框图；

图2为本发明液位通讯仪中电源电路的电路原理图；

图3为本发明液位通讯仪中隔离电源电路的电路原理图；

图4为本发明液位通讯仪中串口信号隔离电路的电路原理图；

图5为本发明液位通讯仪中RS232电平转换电路的电路原理图；

图6为本发明液位通讯仪中以太网接口电路的电路原理图；

图7为本发明液位通讯仪中以太网隔离变压器电路的电路原理图；

图8为本发明液位通讯仪中蜂鸣器电路的电路原理图；

图9为本发明液位通讯仪中实时时钟电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的液位通讯仪包括处理器电路以及分别与处理器电路连接的电源电路、串口电路、以太网接口电路和内存电路，处理器电路用于提供运算、管理和控制功能，本发明的处理器电路采用了低功耗的ARM Cortex-A8芯片，CPU为AM3352芯片，工作频率为600MHz，并具备多种外设接口；电源电路用于提供电源输入；串口电路用于采集油罐数据，并将油罐数据上传给本地后台系统；以太网接口电路用于采集并解析加油机的相关数据及状态，将油机的数据与状态传输给远端服务器，实现远程对加油站加油机的业务监控功能，同时以太网接口电路也用于将油罐数据上送给远程服务器，实现远程对加油站油罐的监控功能；内存电路包括RAM和Flash，其中RAM中DDR2芯片用于提供掉电丢失的数据存储和程序运行，Flash芯片用于提供掉电不丢失的数据存储和应用程序存储，其中DDR2芯片和Flash芯片的大小均为128M字节，并与CPU相连，优选的，Flash芯片为Nand-flash芯片。

图2为本发明液位通讯仪中电源电路的电路原理图，如图2所示，电源电路用于提供电路的电源输入，包括输入电源、熔断器、稳压二极管和稳压器，输入电源的电压为5V，其中5V的输入电源通过熔断器F2进行限流，稳压二极管TVS1进行限压保护后再做为主系统电源，通过稳压器U12可以将5V的电源转换为3.3V电源并供给处理器电路，优选的，稳压器采用低压差稳压器AMS1117芯片。

串口电路，用于采集油罐数据，如油品体积、标准体积、空容、油高、水高、温度和水体积等，本发明中的串口电路包括2路RS232串口电路，RS232串口电路通过RS232电平转换电路将标准TTL信号转换到RS232信号，RS232串口电路还包括RS232隔离电路，通过隔离电源电路和串口信号隔离电路使得整个串口电路的可靠性有了很大增强，使串口电路可以在较恶劣的环境之下工作。

图3为隔离电源电路的电路原理图，如图3所示，隔离电源电路包括隔离电源芯片U25，优选的，隔离电源芯片采用H1102芯片，系统输入的5V电源通过U25的VIN端输入至U25，经Vo端和电感L16输出，通过U25将系统的5V输入电源转换为隔离后的5V电源并供给RS232电平转换电路。图4为串口信号隔离电路的原理图，如图4所示，串口信号隔离电路包括数字隔离芯片，处理器电路输出的标准串口信号TXD0和RXD0端通过专用的数字隔离芯片转换为隔离后的TXD0_ISO和RXD0_ISO端，优选的，数字隔离芯片采用AM1200的芯片，如图5所示，RS232电平转换电路包括电平转换芯片U16，优选的，电平转换芯片U16为MAX3243的芯片，通过U16将标准的串口TTL电平转换为RS232电平，隔离后的TXD0_ISO和RXD0_ISO端分别输入至RS232电平转换电路，并通过COM0-TXD和COM0-RXD输出。

图6为本发明液位通讯仪中以太网接口电路的电路原理图，以太网接口电路用于提供网络通信功能，采用了标准的以太网通信芯片，并通过隔离变压器输出到网络线路上去。如图6所示，以太网接口电路包括以太网PHY芯片U9，优选的，以太网PHY芯片U9为LA810的芯片，芯片U9与处理器电路相连，并输出TXP、TXN、RXP、RXN等标准以太网信号，芯片U9输出的以太网信号RXP、RXN、TXP和TXN通过以太网隔离变压器电路输出到实际的以太网线路上，如图7所示，以太网隔离变压器电路包括隔离变压器TR1，优选的，隔离变压器的型号为H1102，RXP和RXN端分别连接至TR1的TD+和TD-端，TXP和TXN端分别连接至TR1的PD+和PD-端，隔离变压器TR1的输出端TX1+、TX1-、PX1+、PX-端分别与处理器连接，以太网隔离变压器电路对于提高以太网系统的可靠性和抗干扰性是非常有必要的。

图8为本发明液位通讯仪中蜂鸣器电路的电路原理图，如图8所式，蜂鸣器电路的BEEP信号端与处理器电路连接，由处理器电路提供信号，BEEP信号端通过电阻R94与三极管Q6连接，通过三极管Q6驱动蜂鸣器鸣响。

图9为本发明液位通讯仪中实时时钟电路的电路原理图，如图9所示，实时时钟电路包括时钟单元U14，时钟单元分别与晶振X5和纽扣电池BT1连接，时钟单元U14采用ISL1208型号的时钟芯片，时钟电路通过U14实时时钟芯片提供实时时钟功能，其中BT1为纽扣电池，当电源失电时可维持系统时间，时钟芯片的SCL端和SDA端与处理器连接。

本发明的液位通讯仪按服务的内容分割为几个主程序独立运行，并通过共享内存的方式进行数据交换，内存共享数据记录在内存存储空间中，协议转换程序、网络配置服务程序共享内存空间进行数据之间的交互，内容主要分为2个程序，程序1属于FCC的一部分功能，主要实现了和fuel和(卡机/fcc)的通讯，程序1实现了通讯协议的解析和分发，对于连接的设备来说，这像个透明的代理，通过转发这些报文，可以从中间捕获到我们需要的数据，并把这些数据储存在共享内存中。程序2实现了监控功能，从共享内存中获取数据后和上位监控设备通讯，通讯采用了webservice方式，程序2会根据监控设备的要求上传数据。

本发明通过软件硬件的双重看门狗来保障液位通讯仪的主动恢复能力，一般linux系统下watchdog只对运行AP程序进行保护，AP程序出现异常后通过watchdog进行唤醒。增加双保护指linux系统出现异常后进行软启动，可以快速恢复不影响现场设备使用。

本发明中的处理器电路采用2个看门狗进行监控，具体来说：

方式一：Linux自带了一个watchdog的实现，用于监视系统的运行。程序1开启后会打开/dev/watchdog设备，内核中就会启动一个1分钟的定时器，此后，程序1会每个轮询向这个设备写入数据，程序1在1分钟之内没有写操作，定时器到期会导致一次系统reboot操作。这主要用于防止程序僵死或者崩溃后的恢复，缺点是需要1分钟才能恢复。

方式二：使用软件来启动程序1，一但程序1发生崩溃，软件会立即重新启动程序1，优点是崩溃后恢复的快，缺点是无法恢复僵死的程序。

综上所述，本发明的液位通讯仪具有如下功能：

1、油罐数据采集：通过RS232接口采集油罐数据，包括：油品体积、标准体积、空容、油高、水高、温度、水体积。

2、加油站油机数据采集：透过以太网接口电路中TCP封包采集并解析加油机的相关数据及状态，将油机的数据与状态传输给远端服务器。实现远程对加油站加油机的业务监控功能。

3、油罐数据监控：通过RS232接口采集油罐数据，将油罐数据上传给本地后台系统，并能通过TCP将油罐数据上送给远程服务器，实现远程对加油站油罐的监控功能。

4、设备监控：通过处理器，对加油站硬件设备的监控，包括油站使用的服务器、电脑、路由器、交换机、UPS等硬件设备的运行情况、CPU占有率、内存使用情况、环境温湿度等。处理器电路设置有网络监控芯片LA810，通过网络监控芯片采集加油站网络中所有设备的运行情况；并通过监听油机与上位系统通讯的封包来获取加油机的实时状态，将本地监控到的信息通过网络发送在加油站管理公司，远程对油站运营进行监控。

5、配置软件：通过web界面直接访问的配置方式，不用再因为配置软件做了调整需要对运维所有的配置软件进行升级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.液位通讯仪，其特征在于，包括：处理器电路以及分别与所述处理器电路连接的电源电路、串口电路、以太网接口电路和内存电路；

所述处理器电路包括双重看门狗电路和网络监控芯片，所述双重看门狗用于保障所述液位通讯仪的主动恢复能力，所述网络监控芯片用于采集加油站网络中设备的运行情况；

所述串口电路与本地后台系统连接，用于采集油罐数据，并将油罐数据上传给所述本地后台系统；

所述太网接口电路与远端服务器连接，用于采集并解析加油机的相关数据及状态，并将油机的数据、状态和油罐数据传输给远端服务器；

所述内存电路包括RAM和Flash，所述RAM用于提供掉电丢失的数据存储和程序运行，所述Flash用于提供掉电不丢失的数据存储和应用程序存储。

2.根据权利要求1所述的液位通讯仪，其特征在于，所述处理器电路采用ARM Cortex-A8芯片，所述ARM Cortex-A8中的CPU采用AM3352芯片。

3.根据权利要求1所述的液位通讯仪，其特征在于，所述电源电路包括输入电源、稳压二极管、熔断器和稳压器，所述稳压器为低压差稳压器AMS1117芯片。

4.根据权利要求1所述的液位通讯仪，其特征在于，所述串口电路包括2路RS232串口电路。

5.根据权利要求4所述的液位通讯仪，其特征在于，所述RS232串口电路包括依次连接的RS232隔离电路和RS232电平转换电路，所述RS232隔离电路与所述处理器电路连接，所述RS232隔离电路包括隔离电源电路和串口信号隔离电路。

6.根据权利要求5所述的液位通讯仪，其特征在于，所述隔离电源电路包括隔离电源芯片H1102，电源通过隔离电源芯片H1102的VIN端输入，经Vo端和电感L16输出。

7.根据权利要求5所述的液位通讯仪，其特征在于，所述串口信号隔离电路包括数字隔离芯片AM1200，所述处理器电路的输出端TXD0和RXD0通过所述数字隔离芯片转换为TXD0_ISO和RXD0_ISO端，所述TXD0_ISO和RXD0_ISO端与所述RS232电平转换电路的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的液位通讯仪，其特征在于，所述RS232电平转换电路包括电平转换芯片MAX3243，所述TXD0_ISO和RXD0_ISO端分别与电平转换芯片的输入端连接，并通过电平转换芯片的COM0-TXD和COM0-RXD输出。

9.根据权利要求1所述的液位通讯仪，其特征在于，所述以太网接口电路包括以太网PHY芯片LA810，所述以太网芯片的输入端与所述处理器电路相连，所述以太网PHY的输出端RXP、RXN、TXP和TXN与以太网隔离变压器电路连接。

10.根据权利要求9所述的液位通讯仪，其特征在于，所述以太网隔离变压器电路包括隔离变压器TR1，RXP和RXN端分别与TR1的输入端TD+和TD-连接，TXP和TXN端分别与TR1的输入端PD+和PD-连接，所述隔离变压器TR1的输出端TX1+、TX1-、PX1+、PX-端分别与所述处理器电路连接。