CN112953658A - 一种无线信号测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线信号测试方法及装置，所述方法包括：通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息，并接收所述待测计量仪表在预设反馈时间发送的反馈信息；收到所述反馈信息后，按照预设的测试周期向待测计量仪表发送标准信号频率；获取待测计量仪表返回信号的频率信息；根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回的频率信息，获得无线信号传输误差。本发明实施例通过读取油田井场计量仪表ZigBee信号数据，对其进行信号误差判断，从而诊断该计量仪表信号传输误差的大小，减少油田井场计量仪表的维修、维护成本，提高数据传输质量与准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无线信号测试技术领域，尤其涉及一种无线信号测试方法及装置。
背景技术
随着数字化油田建设的不断推进与完善，油田井口应用大量无线传输计量仪表，例如载荷、角位移、温度变送器、压力变送器等，它们运用的数据传输方式主要是ZigBee无线传输技术。但是，由于油田井场工况复杂，ZigBee信号在双向周期性传输过程中会受到磁场、障碍物的影响，油井计量数据在传输过程中会存在丢包、延迟大以及信号传输强弱无法判断的情况。同时，随着时间的推移、仪表电池的老化，计量数据的传输会偏离真实数据，会对油田的安全生产、井况判断造成影响。
因此，如何及时判断仪表的数据传输情况，对仪表的使用性能进行评估，从而为仪表的及时调整、更换提供依据，就显得十分重要。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种无线信号测试方法及装置，可以检测仪表无线信号传输的准确性，从而实现对仪表使用性能的评估。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种无线信号测试方法，所述方法包括：
通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息，并接收所述待测计量仪表在预设反馈时间发送的反馈信息；
收到所述反馈信息后，按照预设的测试周期向待测计量仪表发送标准信号频率；
获取待测计量仪表返回信号的频率信息；
根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回的频率信息，获得无线信号传输误差。
可选的，根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回信号的频率信息，获得无线信号传输误差，包括:
分别对所述标准信号频率及待测计量仪表返回信号的频率信息进行计数，获得所述返回信号的频率信息的计数值为N测，标准信号频率计数值为N标，标准信号频率为f标,则待测计量仪表返回信号的频率为：f测＝f标N测/N标。将标准信号频率值与返回信号的频率值进行比较，令σ＝(f测-f标)/f标，得出待测计量仪表信号误差，其中，σ表示待测计量仪表信号误差。
可选的，所述方法还包括：获取待测计量仪表返回信号的信号强度信息的步骤。
可选的，所述通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息的步骤之前，还包括：获取远程测控终端设备信息，根据所述设备信息对远程测控终端设备进行模拟，从而实现与现场待测计量仪表进行交互式双向通讯。
本发明实施例还提供了一种无线信号测试装置，所述无线信号测试装置，包括：通信模块、信号发送模块，信号采集模块、处理器、存储电路、显示屏3和电源；
所述通信模块用于建立与待测计量仪表的无线通信连接；
所述信号发送模块用于向待测计量仪表发送标准信号频率；
所述信号采集模块，用于采集待测计量仪表返回信号的频率信息；
所述处理器分别与所述信号采集模块、所述存储电路和所述显示屏3连接，用于接收所述信号采集模块采集的返回信号的频率信息，并将返回信号的频率信息与标准信号频率进行分析，并将分析结果通过显示屏显示，通过存储电路存储；所述电源用于为所述信号发送模块、信号采集模块、所述处理器、所述存储电路及所述显示屏供电。
可选的，所述通信模块还包括伸缩天线1，所述无线信号测试装置还包括实现对所述远程测控终端设备进行模拟的串口接口6。
可选的，所述无线信号测试装置还包括按键输入模块，所述按键输入模块包括开关机按键2、复位按键、测试按键、方向按键5及数字功能键4，所述按键输入模块用于开关机功能、测试功能和数据存储、查询、删除功能的选择。
可选的，所述处理器进一步包括：矢量信号发生模块和/或信号分析比较模块，所述矢量信号发生模块用于测试返回信号的信号强度，所述信号分析比较模块用于分析所述返回信号的频率信息。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时实现上述的无线信号测试方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的无线信号测试方法。
本发明实施例提供的无线信号测试方法及装置，利用信号双向反馈和等精度测频技术原理，结合矢量信号发生器输出信号EVM(误差矢量幅度)，实现油井ZigBee信号的误差测试。基于油田标准通讯协议实现油井前端计量仪表的数据传输，研究ZigBee信号误差计算、强度测试以及温度、压力、液位等前端计量仪表通讯数据传输的准确性。本发明实施例通过读取油田井场计量仪表ZigBee信号数据，对其进行信号误差判断，从而诊断该计量仪表信号传输误差的大小，减少油田井场计量仪表的维修、维护成本，提高数据传输质量与准确性。
本发明实施例提供的无线信号测试方法及装置适用于油田井场ZigBee信号误差测试，能与油田井场无线计量仪表进行通信，可以在现场测试其ZigBee数据传输准确性及信号强度。本发明实施例的测试结果可以实现给技术人员提供参考，从而可以实现有针对性的指示人员对相关问题计量仪表进行校准、更换，保证数据传输的准确性。本发明实施例所述装置带有内置充电电池，充满电后在现场应用中无需外接电源，具有结构简单，使用方便的特点。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。在附图中：
图1为本发明第一实施例提供的无线信号测试方法流程图；
图2为本发明第二实施例提供的无线信号测试装置结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的矢量信号发生模块结构示意图；
图4为本发明第四实施例提供的信号分析比较模块结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例一：
参照图1所示，为本发明第一实施例提供的无线信号测试方法流程图。
所述方法包括：
步骤101，通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息，并接收所述待测计量仪表在预设反馈时间发送的反馈信息；
步骤102，收到所述反馈信息后，按照预设的测试周期向待测计量仪表发送标准信号频率；
步骤103，获取待测计量仪表返回信号的频率信息；
步骤104，根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回的频率信息，获得无线信号传输误差。
在本实施例的一种实施方式中，步骤104根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回信号的频率信息，获得无线信号传输误差，包括:
分别对所述标准信号频率及待测计量仪表返回信号的频率信息进行计数，获得所述返回信号的频率信息的计数值为N测，标准信号频率计数值为N标，标准信号频率为f标,则待测计量仪表返回信号的频率为：f测＝f标N测/N标。将标准信号频率值与返回信号的频率值代入公式：令σ＝(f测-f标)/f标，得出待测计量仪表信号误差，其中，σ表示待测计量仪表信号误差。
在本发明另外的实施例中，所述步骤103中还包括：获取待测计量仪表返回信号的信号强度信息。在本实施例中，获取待测计量仪表返回信号的信号强度信息，从而可以根据所述返回信号的信号强度信息对仪表的使用情况进行评估。
在本发明另外的实施例中，所述步骤101之前还包括：获取远程测控终端(REMOTETERMINAL UNIT，RTU)设备信息，根据所述设备信息对远程测控终端设备进行模拟，从而实现与现场待测计量仪表进行交互式双向通讯。
实施例二：
参照图2所示，为本发明第二实施例提供的无线信号测试装置结构示意图。所述无线信号测试装置，包括：通信模块、信号发送模块，信号采集模块、处理器、存储电路、显示屏3和电源；
所述通信模块用于建立与待测计量仪表的无线通信连接；
所述信号发送模块用于向待测计量仪表发送标准信号频率；
所述信号采集模块，用于采集待测计量仪表返回信号的频率信息；
所述处理器分别与所述信号采集模块、所述存储电路和所述显示屏3连接，用于接收所述信号采集模块采集的返回信号的频率信息，并将返回信号的频率信息与标准信号频率进行分析，并将分析结果通过显示屏显示，通过存储电路存储；所述电源用于为所述信号发送模块、信号采集模块、所述处理器、所述存储电路及所述显示屏供电。
在本实施例的一种实施方式中，所述通信模块还包括伸缩天线1。所述无线信号测试装置还包括串口接口6，用于实现对所述远程测控终端设备的模拟。所述电源包括电池，所述电池为所述通信模块、信号发送模块、信号采集模块、所述处理器、所述存储电路及所述显示屏3供电。所述显示屏3可以为液晶显示屏。
在本实施例的一个实施方式中，所述无线信号测试装置还包括按键输入模块，所述按键输入模块包括开关机按键2、复位按键、测试按键、方向按键5及数字功能键4，所述按键输入模块用于开关机功能、测试功能和数据存储、查询、删除功能的选择。
在本实施例的一个实施方式中，所述处理器进一步包括：矢量信号发生模块和/或信号分析比较模块，所述矢量信号发生模块用于测试返回信号的信号强度，所述信号分析比较模块用于分析所述返回信号的频率信息。
实施例三：
参照图3所示，为本发明第三实施例提供的矢量信号发生模块结构示意图。
所述矢量信号发生模块包括：第一矢量信号发生器301，第二矢量信号发生器302，返回信号303通过第一矢量信号发生器301处理之后，进入信号分析比较模块305。标准信号304通过第二矢量信号发生器302处理之后，进入信号分析比较模块305。两路信号在信号分析比较模块305内进行比较分析。
实施例四：
参照图4所示，为本发明第四实施例提供的信号分析比较模块结构示意图。被测仪表信号303与标准信号304同时进入图4中的信号分析比较模块。此时计数器不开始工作，当被测仪表信号303的上升沿到来时，计数器才同步工作，然后发出停止信号，计数器不立即停止工作，当被测仪表信号303上升沿到来后，停止工作。被测仪表信号303输出计数值为N测，标准信号304输出计数值为N标，标准信号304频率为f标,则被测仪表信号303的频率为：f测＝f标N测/N标。将标准信号304频率值与被测信号303频率值用公式：σ＝(f测-f标)/f标在图4的信号分析比较模块中进行比较，得出信号误差。
实施例五：
下面通过具体应用中的实例对本发明技术方案进行示例性说明。本发明可以应用于油田井场ZigBee信号误差测试，本发明第五实施例提供的无线信号测试方法，包括以下步骤：
步骤501：获得井场RTU信息，根据所述信息对井场RTU进行模拟，具体包括：用串口线将油田井场RTU串口与ZigBee测试系统仪串口接口6进行连接，按下开关机按键2启动仪器，系统自动读取井场RTU网络号、IP地址、端口号，对其进行模拟，使该系统成本井场RTU的一个映射，并通过调整伸缩天线1与现场计量仪表进行交互式双向通讯。
RTU为远程测控终端，RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式，它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。它是一个独立的数据获取与控制单元。它的作用是在远端控制现场设备，获得设备数据，并将数据传给调度中心计算机。
步骤502：利用ZigBee的双向信号反馈通道，向被选择的待测计量仪表发出启动指令，具体包括：在所述无线信号测试装置液晶显示屏3上，运用数字功能键4和方向按键5输入测试的周期时间，设置标准频率f标。选择井场某一计量仪表，利用ZigBee的双向信号反馈通道，向被选择的计量仪表发出启动指令。同时，还可以查看井场仪表传输的实时数据。
步骤503：发出启动信号指令后，待测计量仪表发送的被测信号返回到ZigBee测试系统，通过图3矢量发生模块测试计量仪表ZigBee信号发射强度，并将数值显示到图2中的液晶显示屏3上。具体为：利用矢量信号发生器将ZigBee信号的EVM设为可调，判断计量仪表ZigBee信号强度。
步骤504：被测仪表信号303与标准信号304同时进入图4中的信号分析比较模块。此时计数器不开始工作，当被测仪表信号303的上升沿到来时，计数器才同步工作，然后发出停止信号，计数器不立即停止工作，当被测仪表信号303上升沿到来后，停止工作。被测仪表信号303输出计数值为N测，标准信号304输出计数值为N标，标准信号304频率为f标,则被测仪表信号303的频率为：f测＝f标N测/N标。将标准信号304频率值与被测信号303频率值用公式：σ＝(f测-f标)/f标在图4的信号分析比较模块中进行比较，得出信号误差，可以知道该计量仪表ZigBee信号误差率，并在图2中的液晶显示屏3进行显示。
本发明实施例提供的无线信号测试方法及装置，特别可以应用到油田井场ZigBee信号误差测试，利用信号双向反馈和等精度测频技术原理，结合矢量信号发生器输出信号EVM(误差矢量幅度)，实现油井ZigBee信号的误差测试。本发明实施例基于油田标准通讯协议实现油井前端计量仪表的数据传输，研究ZigBee信号误差计算、强度测试以及温度、压力、液位等前端计量仪表通讯数据传输的准确性。
本发明的信号误差测试方法基于的油井计量数据物理模型是油田在用的计量装置包括温度变送器、压力变送器、液位计及RTU关联设备，用于监测油井工况、机采效率，并通过控制柜中的RTU上传计量数据到油田指挥生产中心的计算机设备。其中，所述温度表变送器用于监测油井采液量温度、多功能罐温度；所述压力变送器用于监测油井套管压力、采出液压力、过功能罐压力；所述液位计用于监测井场多功能罐储油液位；所使用的通讯协议是油田已标准化制定的网络传输协议与网络监控系统，可以实现实时数据通讯。
本发明确定计量仪表ZigBee信号传输失准的方法是基于等精度测频技术原理。该技术原理是测量过程中，有两个计数器分别对标准信号和被测信号同时计数。利用ZigBee的双通道，首先发出启动信号指令，此时计数器不开始工作，待被测仪表信号的上升沿到来时，计数器才同步工作，然后发出停止信号，计数器不立即停止工作，待被仪表测信号上升沿到来后，停止工作。被测仪表信号计数值为N测，标准信号计数值为N标，标准信号频率为f标,则被测信号的频率为：f测＝f标N测/N标。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时实现上述的方法。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现上述的方法。
本发明实施例提供的无线信号测试方法及装置适用于油田井场ZigBee信号误差测试，能与油田井场无线计量仪表进行通信，可以在现场测试其ZigBee数据传输准确性、及信号强度。本发明实施例的测试结果给技术人员提供参考，从而可以实现有针对性的指示人员对相关问题计量仪表进行校准、更换，保证数据传输的准确性。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无线信号测试方法，其特征在于，所述方法包括：
通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息，并接收所述待测计量仪表在预设反馈时间发送的反馈信息；
收到所述反馈信息后，按照预设的测试周期向待测计量仪表发送标准信号频率；
获取待测计量仪表返回信号的频率信息；
根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回的频率信息，获得无线信号传输误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述标准信号频率与所述待测计量仪表返回信号的频率信息，获得无线信号传输误差，包括:
分别对所述标准信号频率及待测计量仪表返回信号的频率信息进行计数，获得所述返回信号的频率信息的计数值为N测，标准信号频率计数值为N标，标准信号频率为f标,则待测计量仪表返回信号的频率为：f测＝f标N测/N标。将标准信号频率值与返回信号的频率值进行比较，令σ＝(f测-f标)/f标，得出待测计量仪表信号误差，其中，σ表示待测计量仪表信号误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取待测计量仪表返回信号的信号强度信息的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过无线通信网络的双向通道，向现场待测计量仪表发送测试信息的步骤之前，还包括：获取远程测控终端设备信息，根据所述设备信息对远程测控终端设备进行模拟，从而实现与现场待测计量仪表进行交互式双向通讯。
5.一种无线信号测试装置，其特征在于，所述无线信号测试装置，包括：通信模块、信号发送模块，信号采集模块、处理器、存储电路、显示屏3和电源；
所述通信模块用于建立与待测计量仪表的无线通信连接；
所述信号发送模块用于向待测计量仪表发送标准信号频率；
所述信号采集模块，用于采集待测计量仪表返回信号的频率信息；
所述处理器分别与所述信号采集模块、所述存储电路和所述显示屏3连接，用于接收所述信号采集模块采集的返回信号的频率信息，并将返回信号的频率信息与标准信号频率进行分析，并将分析结果通过显示屏显示，通过存储电路存储；所述电源用于为所述信号发送模块、信号采集模块、所述处理器、所述存储电路及所述显示屏供电。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通信模块还包括伸缩天线1，所述无线信号测试装置还包括实现对所述远程测控终端设备进行模拟的串口接口6。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述无线信号测试装置还包括按键输入模块，所述按键输入模块包括开关机按键2、复位按键、测试按键、方向按键5及数字功能键4，所述按键输入模块用于开关机功能、测试功能和数据存储、查询、删除功能的选择。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器进一步包括：矢量信号发生模块和/或信号分析比较模块，所述矢量信号发生模块用于测试返回信号的信号强度，所述信号分析比较模块用于分析所述返回信号的频率信息。
9.一种电子设备，包括：处理器和存储器，其特征在于，所述存储器存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的无线信号测试方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的无线信号测试方法。
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