CN112866047A - 无线数据的检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种无线数据的检测装置，该装置包括：采集单元，用于采集不同类型的数据；无线通信单元，与采集单元通信，用于按照预定通信规约无线发送不同类型的数据；分析单元，与无线通信单元通信，用于接收无线通信单元发送的数据并对不同类型的数据进行不同的分析。无线通信单元通过采用预定通信规约与采集单元和分析单元进行通信，从而实现了对不同通信规约的兼容，通过分析单元对不同类型的数据的进行分析，实现了同一个油田内的采集设备的互联互通互用，极大地降低了运维成本。

Description

无线数据的检测装置

技术领域

本申请涉及物联网领域，具体而言，涉及一种无线数据的检测装置。

背景技术

油气生产物联网系统通过感知控制设备将生产现场的数据，按照标准统一的数据格式以及传输技术进行处理，从而实现生产监测、生产控制和生产管理。

随着生产建设应用规模的不断扩大，智能化技术水平的提高，无线网络技术、云计算和大数据分析等技术手段层出不穷，尤其以窄带低功耗以及组网方式灵活的无线传感设备更为突出。随着油气生产物联网系统的建设，在中国石油天然气股份公司行业内应用的无线传感设备已经初具规模。2018年，实现数据接入的各类无线传感设备超过100万台，预计到2025年，将达到1000万台。

无线传感设备主要包括无线压力传感器、无线温度传感器、无线一体化功图仪、无线电量采集器和无线远程控制器等。设备质量的好坏、性能的优劣和制造标准的符合程度等都影响着项目建设质量和运维成本。现有的技术方案是根据不同类型的无线传感设备，对应无线远程控制器(RTU)和无线传感器的合规性验证，分别开发RTU检测工具和无线传感器检测工具，其中，软硬件相互独立。现有的技术解决方案只能针对同一制造商的产品，应用指定的无线技术(包括通信适配器和应用软件)实现设备组网、数据传输和通信验证，导致同一个油田内的采集设备不能互联互通互用，运维成本较高；设备供应商的产品的合规性、稳定性、互通性，以及对后续补充协议的兼容和扩展性无法验证，厂商技术水平不可控，投资风险较大。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种无线数据的检测装置，以解决现有技术中同一个油田内的采集设备不能互联互通，运维成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种无线数据的检测装置，该装置包括：采集单元，用于采集不同类型的数据；无线通信单元，与所述采集单元通信，用于按照预定通信规约无线发送不同类型的数据；分析单元，与所述无线通信单元通信，用于接收所述无线通信单元发送的所述数据并对不同类型的所述数据进行不同的分析。

进一步地，所述无线通信单元包括：配置模块，用于配置所述预定通信规约的网络通信参数，所述网络通信参数包括以下至少之一：通信模式、协议栈规则、检测项；通信模块，与所述采集单元和所述分析单元通信，用于标准工装之间的通信，所述标准工装包括至少以下之一：符合所述预定通信规约的仪表、符合所述预定通信规约的网关、符合所述预定通信规约的无线远程控制器；监测模块，用于监测所述通信模块的工作状态。

进一步地，所述通信模块包括：协议子模块，用于兼容ZigBee无线通信协议和WIA-PA无线通信协议，还用于兼容和/或扩展Modbus应用协议以及A11-GRM应用协议。

进一步地，所述通信模块还包括：优化子模块，与所述协议子模块通信，用于对所述协议子模块的数据结构和数据存储进行优化。

进一步地，所述检测装置还包括：配置单元，与所述分析单元通信，所述配置单元用于对所述分析单元中的参数进行配置。

进一步地，所述配置单元包括：数据库模块，包括仪表的标准数据、网关的标准数据和无线远程控制器的标准数据；测试项配置模块，用于配置所述测试项；检测流程模块，用于设置所述检测流程。

进一步地，所述配置单元还包括：检测项模块，用于合规性检测、设备功能检测以及设备性能检测；日志报表模块，用于生成测试项报告；授权管理模块，对符合所述预定通信规约的标准工装进行授权。

进一步地，所述数据包括压力数据、温度数据、流量数据以及成分数据。

进一步地，所述预定通信规约包括至少以下之一：Modbus协议、A11-GRM无线协议、zigbee协议。

进一步地，所述检测装置还包括：外部供电接口、打印机接口、串口和RJ45接口。。

应用本申请的技术方案，无线通信单元通过采用预定通信规约与采集单元和分析单元进行通信，从而实现了对不同通信规约的兼容，通过分析单元对不同类型的数据的进行分析，实现了同一个油田内的采集设备(与本文中的采集单元等同)的互联互通互用，极大地降低了运维成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据的检测装置示意图；

图2示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测的硬件架构图；

图3示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测平台载具装置示意图；

图4示出了根据本申请实施例的另一种物联网无线数据检测平台载具装置示意图；

图5示出了根据本申请实施例的再一种物联网无线数据检测平台载具装置示意图；

图6示出了根据本申请实施例的又一种物联网无线数据检测平台载具装置示意图；

图7示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测平台的数据结构图；

图8示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测平台的数据流程图；

图9示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测流程图；

图10示出了根据本申请实施例的一种物联网无线数据检测平台的协议模块设计图；以及

图11示出了根据本申请实施例的一种测试软件使用的分层处理技术示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

远程终端单元(Remote Terminal Unit，RTU)：中文全称为远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

Zigbee：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

工业无线网络(Wireless Networks for Industrial Automation，WIA)：工业无线网络技术是由中科院沈阳自动化所推出的具有自主知识产权的高可靠、超低功耗的智能多跳无线传感器网络技术，该技术提供一种自组织、自治愈的智能Mesh网络路由机制，能够针对应用条件和环境的动态变化，保持网络性能的高可靠性和强稳定性。

LORA：是低功耗广域网(LowPower Wide Area Network，LPWAN)通信技术的一种，基于扩频技术的超远距离无线传输方案。具有远距离传输、长电池寿命、多节点、低成本的特点，同时运行在全球免费频段。

为解决背景技术中所提到的同一个油田内的采集设备不能互联互通互用，运维成本较高的技术问题，本申请的一种典型的实施例提供了一种无线数据的检测装置，以下对本申请实施例提供的无线数据的检测装置进行介绍。

图1是根据本申请实施例的无线数据的检测装置的示意图。如图1所示，该装置包括：

采集单元10，用于采集不同类型的数据；

无线通信单元20，与上述采集单元通信，用于按照预定通信规约无线发送不同类型的数据；

分析单元30，与上述无线通信单元通信，用于接收上述无线通信单元发送的上述数据并对不同类型的上述数据进行不同的分析。

具体地，上述采集单元包括多个采集设备，如图2所示，采集设备可以包括压力变送器、温度变送器、示功仪、电参模块和RTU模块等。

且上述方案中，上述采集单元、无线通信单元、分析单元均设置在硬件设备中，图2是本申请实施例的一种物联网无线数据检测的硬件架构图，如图2所示，具体包括被测设备、标准工装、测试工作站，标准工装包括Zigbee路由和测试RTU等，测试工作站包括交换机、报告打印机和计算机等。

本方案中，无线通信单元通过采用预定通信规约与采集单元和分析单元进行通信，从而实现了对不同通信规约的兼容，通过分析单元对不同类型的数据的进行分析，实现了同一个油田内的采集设备(与本文中的采集单元等同)的互联互通互用，极大地降低了运维成本。本申请的一种具体的实施例，包括了一种物联网无线数据检测平台载具装置示意图，如图3为装置的前视图；如图4为装置的左视图；如图5为装置的上视图；如图6为装置的上下二等角轴测图。装置本身的设计参照油气生产行业现场应用特点，遵循了结构合理排布、运动操作便捷、外部接口丰富等特点要求，具有：外部供电接口、打印机接口、RJ45口或串口。

本申请的一种具体的实施例，包括了一种基于油气生产的物联网无线数据采集设备检测的验证平台的数据结构图，如图7所示，数据采集设备采用类型继承的方式来组织结构体。具体包括RTU检测项目、仪表检测项目、检测项通讯配置表、通讯配置、测试结果表、设备检测记录、用户数据。RTU检测项目包括项目ID、检测内容、检测类型；仪表检测项目包括项目ID、检测内容、检测类型；检测项通讯配置表包括映射ID、项目类型、项目ID、配置ID；通讯配置包括配置ID、配置类型、配置内容；测试结果表包括映射ID、记录ID、测试结果；设备检测记录包括记录ID、设备名称、设备信息；用户数据包括用户名称、用户密码、用户权限。

本申请的一种具体的实施例，包括了一种物联网无线数据检测平台的数据流程图，如图8所示，主要包括数据采集、数据管理、数据应用三个阶段。数据采集阶段主要实现对RTU类数据、仪表类数据、无线网络类数据的采集，并将采集到的数据通过数据提取接口，传递给数据管理层的应用库；数据管理阶段主要实现对RTU标准数据、仪表标准数据和网络标准数据等的管理；数据应用阶段主要包括产品认证组和设备维护组，产品认证组主要负责对检测报表的认证、管理和查询，设备维护组主要负责对检测报表的维护、管理和查询。

本申请的一种具体的实施例，包括了一种物联网无线数据检测流程图，如图9所示，主要包括任务受理、任务处理、任务关闭三个阶段。任务受理阶段主要包括任务工单、问题核实、任务受理三个步骤；任务处理阶段主要包括进度管理步骤。任务关闭阶段主要包括综合分析和任务报告两个步骤，具体地，审核员审核任务工单，再进行问题核实，再进行任务受理，操作员对所受理的任务进行问题分析，具体包括基本功能测试和互联互通测试，进而操作员对测试结果进行效率评估和性能评估，再进行综合分析，审核员根据综合分析结果得到任务报告。

本申请的一种实施例，上述无线通信单元包括配置模块、通信模块和监测模块。配置模块用于配置上述预定通信规约的网络通信参数，上述网络通信参数包括通信模式、协议栈规则、检测项、IP、端口号和波特率等。通过配置网络通信参数可以实现对预定通信规约的合规性设置，进一步保证了预定通信规约的正确设置。通信模块与上述采集单元和上述分析单元通信，用于标准工装之间的通信，上述标准工装包括至少以下之一：符合上述预定通信规约的仪表、符合上述预定通信规约的网关、符合上述预定通信规约的无线远程控制器。具体地，通信模块与采集单元的通信可以包括仪表与网关之间的通信，仪表与无线远程控制器之间的通信；通信模块与分析单元的通信可以包括网关与测试软件(测试软件分布在分析单元中)的通信，无线远程控制器与测试软件(测试软件分布在分析单元中)的通信。即通过通信模块将采集单元、无线通信单元和分析单元联系在一起，从而进一步地保证了采集设备的互联互通互用，极大地降低了运维成本。监测模块，用于监测上述通信模块的工作状态；通过监测通信模块的工作状态，进一步地保证了通信模块的健康运行。

本申请的一种实施例，上述通信模块包括协议子模块，用于兼容ZigBee无线通信协议和WIA-PA无线通信协议，还用于兼容和/或扩展Modbus应用协议以及A11-GRM应用协议。具体地，协议子模块用于对Zigbee无线通信协议和WIA-PA无线通信协议对应的通信芯片的部分配置和状态读取指令的生成和解析，协议子模块还用于对Zigbee、WIA-PA无线通讯类的Modbus协议和A11-GRM无线协议的数据读写封装进行解析。

本申请的一种具体的实施例，包括了一种物联网无线数据检测平台的协议模块设计图，如图10所示，具体包括Modbus Base协议、Modbus RTU协议、Modbus TCP协议、ModbusASC协议、Modbus UDP协议。Modbus协议可实现对线圈寄存器、状态寄存器、输入寄存器和保持寄存器的读写操作，还包括At Function Read、At Function Write、At Command Code、At Cmd函数，通信协议都围绕IProtocol来实现，并能够实现通信规约的统一扩展，通讯配置、协议配置和通讯资源三个接口实现了所有的通讯配置及通讯协议扩展。通过通讯配置及通讯协议的扩展为物联网实验室的建立与深化研究提供了标准依据，建立了良性的厂家进入与退出机制，避免物联网建设制约于人为因素、厂家因素造成的技术与商务壁垒，保障物联网建设成果可延伸、可拓展、易维护、低成本。以标准验证为主线，规范检测流程、规范设备追溯、完善协议功能、实现对物联设备检测、评估、管理的全生命周期管控。

本申请的一种实施例，上述通信模块还包括优化子模块，优化子模块与上述协议子模块通信，用于对上述协议子模块的数据结构和数据存储进行优化。通过优化上述协议子模块的数据结构和数据存储进一步保证了通信规约的兼容性以及进一步地实现了对通信规约的扩展。

本申请的一种实施例，上述检测装置还包括配置单元，配置单元与上述分析单元通信，上述配置单元用于对上述分析单元中的参数进行配置。通过对分析单元中的参数进行配置，从而保证了对采集单元所采集的不同类型的数据的充分而适当的分析，进一步地保证了该检测装置的健康运行。

本申请的一种实施例，上述配置单元包括数据库模块、测试项配置模块和检测流程模块：数据库模块包括仪表的标准数据、网关的标准数据和无线远程控制器的标准数据；测试项配置模块用于配置上述测试项；检测流程模块用于设置上述检测流程。

本申请的一种实施例，上述配置单元还包括检测项模块、日志报表模块和授权管理模块。检测项模块用于合规性检测、设备功能检测以及设备性能检测，具体地，数据采集设备的合规性检测、功能检测、性能检测和数据检测等，归并为一个检测类型项并固化到程序中。数据检测项是有多个检测点，功能监测项以及性能监测项是固定的，采用程序固化和XML配置文件相结合的方式来进行组织。日志报表模块用于生成上述测试项报告；授权管理模块用于对符合上述预定通信规约的上述标准工装进行授权。

本申请的一种实施例，上述数据包括压力数据、温度数据、流量数据以及成分数据。在实际生产过程中，被测试的数据还可以包括功图数据和/或电流图数据等在油田物联网系统中采集设备所采集到的数据，进而实现了对数据的灵活选取。

本申请的一种实施例，上述预定通信规约包括至少以下之一：Modbus协议、A11-GRM无线协议、zigbee协议。具体地，Modbus协议可以包括Modbus RTU协议、Modbus TCP协议、Modbus ASC协议、Modbus UDP协议。Modbus协议可实现对线圈寄存器、状态寄存器、输入寄存器和保持寄存器的读写操作。通过对网络技术参数配置、通信规约及扩展进行完整统一的标准化要求，达到统一通信接口、协议接口、数据接口以及兼容扩展功能的目标。

本申请的一种实施例，上述检测装置还包括外部供电接口、打印机接口、串口以及RJ45接口，各部分共同作用实现同一油田内的采集设备的互联互通互用。

上述无线数据的检测装置包括处理器和存储器，上述采集单元、无线通信单元以及分析单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现同一个油田内的采集设备(与本文中的采集单元等同)的互联互通互用，极大地降低了运维成本。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例

本申请的一种实施例中，检测装置具体包括支持层、业务层和表现层，支持层包括数据库、测试工装、检测设备；业务层包括合规性检测、设备功能检测、设备性能检测、通信配置、协议配置、检测项配置；表现层包括检测报告、信息查询、测试过程记录。图11是一种测试软件使用的分层处理技术示意图，如图11所示，本发明的无线数据采集设备检测的方法利用软件分层处理技术，完成独立功能微模块设计，实现设备检测分析、检测设备管理、标准数据源接入及日志报表展示，具有通用性、可扩展性和灵活性。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

无线通信单元通过采用预定通信规约与采集单元和分析单元进行通信，从而实现了对不同通信规约的兼容，通过分析单元对不同类型的数据的进行分析，实现了同一个油田内的采集设备(与本文中的采集单元等同)的互联互通互用，极大地降低了运维成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线数据的检测装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集不同类型的数据；

无线通信单元，与所述采集单元通信，用于按照预定通信规约无线发送不同类型的数据；

分析单元，与所述无线通信单元通信，用于接收所述无线通信单元发送的所述数据并对不同类型的所述数据进行不同的分析。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述无线通信单元包括：

配置模块，用于配置所述预定通信规约的网络通信参数，所述网络通信参数包括以下至少之一：通信模式、协议栈规则、检测项；

通信模块，与所述采集单元和所述分析单元通信，用于标准工装之间的通信，所述标准工装包括至少以下之一：符合所述预定通信规约的仪表、符合所述预定通信规约的网关、符合所述预定通信规约的无线远程控制器；

监测模块，用于监测所述通信模块的工作状态。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述通信模块包括：

协议子模块，用于兼容ZigBee无线通信协议和WIA-PA无线通信协议，还用于兼容和/或扩展Modbus应用协议以及A11-GRM应用协议。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述通信模块还包括：

优化子模块，与所述协议子模块通信，用于对所述协议子模块的数据结构和数据存储进行优化。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

配置单元，与所述分析单元通信，所述配置单元用于对所述分析单元中的参数进行配置。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述配置单元包括：

数据库模块，包括仪表的标准数据、网关的标准数据和无线远程控制器的标准数据；

测试项配置模块，用于配置所述测试项；

检测流程模块，用于设置所述检测流程。

7.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述配置单元还包括：

检测项模块，用于合规性检测、设备功能检测以及设备性能检测；

日志报表模块，用于生成测试项报告；

授权管理模块，对符合所述预定通信规约的标准工装进行授权。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述数据包括压力数据、温度数据、流量数据以及成分数据。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述预定通信规约包括至少以下之一：

Modbus协议、A11-GRM无线协议、zigbee协议。

10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

外部供电接口、打印机接口、串口和RJ45接口。

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