CN110351689A - 一种用于抽油机rtu参数配置的wifi透传系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信。本发明仅通过智能移动设备，即可通过WLAN无线方式连接到RTU，并通过智能移动设备上的应用程序来设置和读取RTU中的运行参数、读取RTU的运行状态等操作，解决现场不方便或者根本无法进行有线连接方式进行参数设置或者设备状态巡检的应用问题。

Description

一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统
技术领域
本发明涉及RTU技术领域，尤其涉及一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统。
背景技术
游梁式抽油机是采油生产中广泛使用的一种地面动力传动设备，游梁式抽油机由动力机、齿轮减速箱、曲柄、平衡块、连杆、游梁、支架和驴头等组成，通过减速箱、曲柄连杆将动力机的旋转运动变为抽油杆和抽油泵的往复运动，实现抽油泵的吸油和排油过程。在油田采油生产中，多采用RTU对抽油机进行远程监控。
RTU是SCADA系统的基本组成单元，是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。
在抽油机RTU的使用过程中，参数配置和状态读取是必不可少的操作，通常的做法是通过RTU提供的串口或者网口，用一个串口线或者网线连接到PC的转接口或者网口，然后使用安装在PC端的软件进行配置。但是由于抽油作业现场很多设备的运行环境不具备用户直接接触的条件，比如有些设备被安装在数米高的控制柜内，有些设备安装在防爆箱内，这让用户连接设备进行参数配置、定时现场设备巡检等作业带来不便，存在诸多操作弊端。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序通过共享内存的方式与RTU的主业务进程进行通信，以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信。
进一步的，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
进一步的，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
进一步的，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
进一步的，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数，其中：
ZigBee网络参数配置子模块用于设置和读取RTU内置ZigBee模块的工作参数，包括网络ID、信道号、功率等级、目标地址、设备类型；
井口参数配置子模块用于设置和读取井口的规格参数，包括井口名称、井口编号；
平衡度参数配置子模块用于设置和读取平衡度调节算法中使用的平衡度调节参数，包括平衡上限值、平衡下限值、调节占比、日微动持续时间、缓冲区大小、平衡度数据源选项、角位移数据源选项、平衡度算法选项、日微动时间设定；
功图参数配置子模块用于计算抽油机的示功图数据，包括采集周期、采集点数、角位移参数、载荷参数；
电机保护参数配置子模块用于电机保护功能，提供短路保护、过载保护；
尾游梁参数配置子模块，当RTU和自平衡尾游梁处在同一个网络时，可通过该子模块远程配置自平衡尾游梁的运行参数，设置的参数包括最小启动电压、最小运行电压、平衡电机水平启动角度、平衡电机水平停止角度、角差值、限位开关是否有效选项；
有线以太网参数配置子模块用于配置有线网络的运行参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址、域名解析地址、RTU连接数。
进一步的，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块。
进一步的，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
进一步的，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF，内部运行FreeRTOS操作系统，内置TCP/IP协议栈。
进一步的，智能移动设备为智能手机。
本发明的有益效果是：本发明仅通过智能移动设备，即可通过WLAN无线方式连接到RTU，并通过智能移动设备上的应用程序来设置和读取RTU中的运行参数、读取RTU的运行状态等操作，解决现场不方便或者根本无法进行有线连接方式进行参数设置或者设备状态巡检的应用问题。经实测，智能移动设备在距离RTU设备50m范围内均可实现正常通信。
附图说明
图1为本发明的原理图；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序通过共享内存的方式与RTU的主业务进程进行通信，以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信。
进一步的，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
进一步的，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
进一步的，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
进一步的，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数，其中：
ZigBee网络参数配置子模块用于设置和读取RTU内置ZigBee模块的工作参数，包括网络ID、信道号、功率等级、目标地址、设备类型；
井口参数配置子模块用于设置和读取井口的规格参数，包括井口名称、井口编号；
平衡度参数配置子模块用于设置和读取平衡度调节算法中使用的平衡度调节参数，包括平衡上限值、平衡下限值、调节占比、日微动持续时间、缓冲区大小、平衡度数据源选项、角位移数据源选项、平衡度算法选项、日微动时间设定；
功图参数配置子模块用于计算抽油机的示功图数据，包括采集周期、采集点数、角位移参数、载荷参数；
电机保护参数配置子模块用于电机保护功能，提供短路保护、过载保护；
尾游梁参数配置子模块，当RTU和自平衡尾游梁处在同一个网络时，可通过该子模块远程配置自平衡尾游梁的运行参数，设置的参数包括最小启动电压、最小运行电压、平衡电机水平启动角度、平衡电机水平停止角度、角差值、限位开关是否有效选项；
有线以太网参数配置子模块用于配置有线网络的运行参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址、域名解析地址、RTU连接数。
进一步的，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块。
进一步的，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
进一步的，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF，内部运行FreeRTOS操作系统，内置TCP/IP协议栈。
进一步的，智能移动设备为智能手机。
本发明仅通过智能移动设备，即可通过WLAN无线方式连接到RTU，并通过智能移动设备上的应用程序来设置和读取RTU中的运行参数、读取RTU的运行状态等操作，解决现场不方便或者根本无法进行有线连接方式进行参数设置或者设备状态巡检的应用问题。
实施例一
一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序通过共享内存的方式与RTU的主业务进程进行通信，以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信，通信链路WLAN协议采用802.11b/g/n，工作频率为2.4GHz。
进一步的，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
进一步的，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
进一步的，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
进一步的，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数，其中：
ZigBee网络参数配置子模块用于设置和读取RTU内置ZigBee模块的工作参数，包括网络ID、信道号、功率等级、目标地址、设备类型；
井口参数配置子模块用于设置和读取井口的规格参数，包括井口名称、井口编号；
平衡度参数配置子模块用于设置和读取平衡度调节算法中使用的平衡度调节参数，包括平衡上限值、平衡下限值、调节占比、日微动持续时间、缓冲区大小、平衡度数据源选项、角位移数据源选项、平衡度算法选项、日微动时间设定；
功图参数配置子模块用于计算抽油机的示功图数据，包括采集周期、采集点数、角位移参数、载荷参数；
电机保护参数配置子模块用于电机保护功能，提供短路保护、过载保护；
尾游梁参数配置子模块，当RTU和自平衡尾游梁处在同一个网络时，可通过该子模块远程配置自平衡尾游梁的运行参数，设置的参数包括最小启动电压、最小运行电压、平衡电机水平启动角度、平衡电机水平停止角度、角差值、限位开关是否有效选项；
有线以太网参数配置子模块用于配置有线网络的运行参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址、域名解析地址、RTU连接数。
进一步的，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块，用户可通过“读取功图”按钮，可触发读取功图数据操作，并以图像方式显示在页面中；通过“采集功图”按钮，可触发即时采集功能数据操作，待一个周期数据采集完成，自动刷新功图图像；通过“启动抽油机”按钮，可触发启动抽油机操作；通过“停止抽油机”按钮，可触发停止抽油机操作。
进一步的，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
进一步的，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF，内部运行FreeRTOS操作系统，内置TCP/IP协议栈。
进一步的，智能移动设备为平板电脑。
用户通过智能移动设备的设置>无线和网络>WLAN，找到RTU对应的热点，成功连接后即可使用RTU配置软件修改或设置RTU参数、显示RTU运行状态等操作。智能移动设备应用程序和WIFI接口服务程序之间的通信采用客户端/服务器架构，智能移动设备应用程序是客户端，WIFI接口服务程序是服务器，智能移动设备应用程序生成请求数据帧，通过通信链路将数据帧发送给WIFI接口服务程序，WIFI接口服务程序接收到请求数据帧后，以共享内存的方式将从RTU主业务进程读取的数据封装成响应数据帧，再通过通信链路发送给智能移动设备应用程序。经实测，智能移动设备在距离RTU设备50m范围内均可实现正常通信。
实施例二
一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序通过共享内存的方式与RTU的主业务进程进行通信，以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信，通信链路WLAN协议采用802.11b/g/n，工作频率为2.4GHz。
进一步的，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
进一步的，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
进一步的，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
进一步的，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数，其中：
ZigBee网络参数配置子模块用于设置和读取RTU内置ZigBee模块的工作参数，包括网络ID、信道号、功率等级、目标地址、设备类型；
井口参数配置子模块用于设置和读取井口的规格参数，包括井口名称、井口编号；
平衡度参数配置子模块用于设置和读取平衡度调节算法中使用的平衡度调节参数，包括平衡上限值、平衡下限值、调节占比、日微动持续时间、缓冲区大小、平衡度数据源选项、角位移数据源选项、平衡度算法选项、日微动时间设定；
功图参数配置子模块用于计算抽油机的示功图数据，包括采集周期、采集点数、角位移参数、载荷参数；
电机保护参数配置子模块用于电机保护功能，提供短路保护、过载保护；
尾游梁参数配置子模块，当RTU和自平衡尾游梁处在同一个网络时，可通过该子模块远程配置自平衡尾游梁的运行参数，设置的参数包括最小启动电压、最小运行电压、平衡电机水平启动角度、平衡电机水平停止角度、角差值、限位开关是否有效选项；
有线以太网参数配置子模块用于配置有线网络的运行参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址、域名解析地址、RTU连接数。
进一步的，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块，用户可通过“读取功图”按钮，可触发读取功图数据操作，并以图像方式显示在页面中；通过“采集功图”按钮，可触发即时采集功能数据操作，待一个周期数据采集完成，自动刷新功图图像；通过“启动抽油机”按钮，可触发启动抽油机操作；通过“停止抽油机”按钮，可触发停止抽油机操作。
进一步的，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
进一步的，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF，内部运行FreeRTOS操作系统，内置TCP/IP协议栈。
进一步的，智能移动设备为智能手机。
用户通过智能移动设备的设置>无线和网络>WLAN，找到RTU对应的热点，成功连接后即可使用RTU配置软件修改或设置RTU参数、显示RTU运行状态等操作。智能移动设备应用程序和WIFI接口服务程序之间的通信采用客户端/服务器架构，智能移动设备应用程序是客户端，WIFI接口服务程序是服务器，智能移动设备应用程序生成请求数据帧，通过通信链路将数据帧发送给WIFI接口服务程序，WIFI接口服务程序接收到请求数据帧后，以共享内存的方式将从RTU主业务进程读取的数据封装成响应数据帧，再通过通信链路发送给智能移动设备应用程序。经实测，智能移动设备在距离RTU设备50m范围内均可实现正常通信。
实施例三
一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路，WIFI接口服务程序通过共享内存的方式与RTU的主业务进程进行通信，以自定义协议的方式通过通信链路与智能移动设备的应用程序通信。
进一步的，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
进一步的，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
进一步的，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
进一步的，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数，其中：
ZigBee网络参数配置子模块用于设置和读取RTU内置ZigBee模块的工作参数，包括网络ID、信道号、功率等级、目标地址、设备类型；
井口参数配置子模块用于设置和读取井口的规格参数，包括井口名称、井口编号；
平衡度参数配置子模块用于设置和读取平衡度调节算法中使用的平衡度调节参数，包括平衡上限值、平衡下限值、调节占比、日微动持续时间、缓冲区大小、平衡度数据源选项、角位移数据源选项、平衡度算法选项、日微动时间设定；
功图参数配置子模块用于计算抽油机的示功图数据，包括采集周期、采集点数、角位移参数、载荷参数；
电机保护参数配置子模块用于电机保护功能，提供短路保护、过载保护；
尾游梁参数配置子模块，当RTU和自平衡尾游梁处在同一个网络时，可通过该子模块远程配置自平衡尾游梁的运行参数，设置的参数包括最小启动电压、最小运行电压、平衡电机水平启动角度、平衡电机水平停止角度、角差值、限位开关是否有效选项；
有线以太网参数配置子模块用于配置有线网络的运行参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址、域名解析地址、RTU连接数。
进一步的，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块，用户可通过“读取功图”按钮，可触发读取功图数据操作，并以图像方式显示在页面中；通过“采集功图”按钮，可触发即时采集功能数据操作，待一个周期数据采集完成，自动刷新功图图像；通过“启动抽油机”按钮，可触发启动抽油机操作；通过“停止抽油机”按钮，可触发停止抽油机操作。
进一步的，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
进一步的，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF，内部运行FreeRTOS操作系统，内置TCP/IP协议栈。
用户通过智能移动设备的设置>无线和网络>WLAN，找到RTU对应的热点，成功连接后即可使用RTU配置软件修改或设置RTU参数、显示RTU运行状态等操作。智能移动设备应用程序和WIFI接口服务程序之间的通信采用客户端/服务器架构，智能移动设备应用程序是客户端，WIFI接口服务程序是服务器，智能移动设备应用程序生成请求数据帧，通过通信链路将数据帧发送给WIFI接口服务程序，WIFI接口服务程序接收到请求数据帧后，以共享内存的方式将从RTU主业务进程读取的数据封装成响应数据帧，再通过通信链路发送给智能移动设备应用程序。经实测，智能移动设备在距离RTU设备50m范围内均可实现正常通信。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，包括安装在RTU中的WIFI透传模块、具有WLAN无线网卡以及用于配置RTU参数的应用程序的智能移动设备，WIFI透传模块通过USART串口总线及RTU中的WIFI接口程序与RTU进行通信，WIFI透传模块与WLAN无线网卡构成RTU与智能移动设备之间的无线通信链路。
2.根据权利要求1所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，应用程序包括用于将用户输入的配置参数以TCP协议传送至WIFI接口服务程序并读取RTU的主业务进程的运行参数的参数配置模块。
3.根据权利要求2所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，参数配置模块包括ZigBee网络参数配置子模块、井口参数配置子模块、平衡度参数配置子模块、功图参数配置子模块、电机保护参数配置子模块、尾游梁参数配置子模块、有线以太网参数配置子模块。
4.根据权利要求3所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，应用程序包括用于显示指示抽油机运行状态的井口运行参数的抽油机运行状态显示模块。
5.根据权利要求4所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，井口运行参数包括与尾游梁的通信状态、抽油机的运行方式、抽油机的平衡度、上冲程最大电流、下冲程最大电流、平衡度操作路径、平衡度调节方式、尾游梁限位开关状态、尾游梁电池电压，驴头运动状态、冲次、变频器运行状态、显示器通信状态、电能参数。
6.根据权利要求5所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，应用程序包括用于操作抽油机的抽油机功图操作模块。
7.根据权利要求6所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，应用程序包括用于显示网络中在线RTU设备的ZigBee网络设备列表显示模块。
8.根据权利要求1所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，WIFI透传模块的主控芯片型号为RTL8711AF。
9.根据权利要求1所述的用于抽油机RTU参数配置的WIFI透传系统，其特征在于，智能移动设备为智能手机。
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