CN113573265A - 一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，所述通用无线通讯模块包括：多个输入接口；中央处理器；电气属性转换模块，其输入端与所述的多个输入接口相连；通讯转接模块，其输入端与所述电气属性转换模块的输出端相连，其输出端与所述中央处理器相连；无线通讯模块；无线通讯模块接口，分别与所述无线通讯模块和所述中央处理器相连；人机交互模块，与所述中央处理器相连。适用于油田网电数字化设备对于数据实时性要求不是非常高的复杂工况。
Description
技术领域
本发明系统涉及到工业物联网技术领域，尤其涉及一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块。
背景技术
现有油田网电数字化设备内，设备间的通讯方式通常采用RS485、RS232、串口、TCP/IP等有线通讯方式。但在实际的使用过程中，由于油田网电设备的使用工况，通讯线材时常发生损坏，离高压设备太近被干扰的等不利现象出现，为解决这些不利工况带来的通讯不良乃至终端，并减少接线难度和引入模块的数据量，特设计一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，以解决现有技术中在不良工况下易产生的线材损耗和通讯干扰的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：
一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，所述通用无线通讯模块包括：
多个输入接口；
中央处理器；
电气属性转换模块，其输入端与所述的多个输入接口相连；
通讯转接模块，其输入端与所述电气属性转换模块的输出端相连，其输出端与所述中央处理器相连；
无线通讯模块；
无线通讯模块接口，分别与所述无线通讯模块和所述中央处理器相连；
人机交互模块，与所述中央处理器相连。
进一步地，所述中央处理器上包括：
数据打包单元，用于接收所述通讯转换模块传来的数据并解析出所述数据来自的输入接口号，将本通用无线通讯模块的通讯地址域、所述接口号、所述数据的长度和所述数据组成数据包，将所述数据包做CRC校验后所得的CRC校验码置于所述数据包的尾部组成统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包发送到所述无线通讯模块；
数据拆包单元，用于从所述无线通讯模块接收统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包进行拆包解析，得到其他通用无线通讯模块的通讯地址域、接口号和通讯数据，将所述通讯地址域进行校验，若包含当前通用无线通讯模块的地址，则进一步对数据包进行CRC校验，校验无误后将所述接口号和通讯数据发送到所述通讯转接模块；
配置单元，用于配置所述通讯转接模块的通讯属性；
人机交互单元，用于修改和查看本通用无线通讯模块的通讯参数。
数据缓存单元，用于将来自所述通讯转接模块的数据写入中央处理器的存储队列中。
进一步地，所述通用无线通讯模块采用一对一组网通讯、一对多组网通讯或多对多组网通讯，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间只包含一个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对一组网模式，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间包含多个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对多组网通讯或多对多组网通讯。
进一步地，所述通讯转接模块包括：
数据解析单元，用于解析通讯数据，分为有线数据解析和无线数据解析，所述有线数据解析指从所述多个输入接口到所述中央处理器过程的数据解析，主要用于解析通讯数据格式、所述接口号；所述无线数据解析指从所述中央处理器到所述接线器过程的数据解析，主要用于解析通讯数据、目标接口的接口号；
通讯转码单元，用于将所述通讯转接模块所接收到的数据进行通讯码率转换，分为有线转码和无线转码，所述有线转码是指将所述多个输入接口的数据转码为所述中央处理器能处理的统一格式的数据；所述无线转码将所述中央处理器能处理的统一格式的数据转换为针对所述多个输入接口可识别的预定数据；
属性配置单元，用于配置所述多个输入接口的每个不同接口到所述中央处理器和所述中央处理器到所述多个输入接口的每个不同接口的数据解析方式和通讯转码方式。
进一步地，所述多个输入接口至少包含：两个RS485/RS232接口、一个RJ45接口和一个串行接口。
进一步地，所述无线通讯模块接口具有：
远近距离传输切换单元，用于适配不同的通讯方式，分为近距离通讯和远距离通讯两种方式；
有线通讯转无线通讯单元，用于将来自所述中央处理器的数据以无线通讯的方式发送给其他的通用无线通讯模块；
无线通讯转有线通讯单元，用于将来自其他的通用无线通讯模块的无线数据，转换为有线数据，发送给所述中央处理器。
进一步地，所述近距离通讯方式采用2.4G无线通讯模块。
进一步地，所述远距离通讯采用433无线通讯模块。
进一步地，所述无线通讯模块用于将数字化油田设备的有线通讯方式转换为无线通讯方式。
根据以上技术方案，本发明实施例的有益效果如下：
1、相比于原有的有线通讯方案，引入本申请的通用无线通讯模块后将不再受限于设备结构带来的接线影响，可以较为自由的实现油田网电数字化设备间的通讯。
2、解决了传统有线通讯方式在油田网电数字化设备中由于不良工控而带来线材易损，易受到通讯干扰的问题。
3、由于该基于油田网电数字化设备的无线通讯模块之间采用点对点透传模式(指接线器的接线点相互对应，不可串扰)，当中央处理器完成协议和码率配置后，即可将通讯线插入接线器进行使用，大大降低了人员的学习成本。
4、由于该基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块在接线器上集成了多个接线端口和接线方式，使得多台油田网电数字化设备可以共用一个通用无线通讯模块，大大降低了油田网电数字化设备的通讯接线成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种基于油田网电数字化设备的通用无线模块的结构简图；
图2是本发明实施例中模块间组网通讯方式的示意图；
图3是本发明实施例中无线转有线通讯方式的流程简图；
图4为本发明实施例中有线转无线通讯方式的流程简图；
附图标记为：1、输入接口；2、电气属性转换模块；3、通讯转接模块；4、中央处理器；5、人机交互模块；6、无线通讯模块接口；7、无线通讯模块；8、2.4G无线通讯模块。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整的描写，所述实施例为本发明专利部分实施例。基于发明专利中的实施例，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，都属于本专利保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，所述通用无线通讯模块包括：多个输入接口1、电气属性转换模块2、通讯转接模块3、中央处理器4、人机交互模块5、无线通讯模块接口6以及无线通讯模块7，所述电气属性转换模块2的输入端与所述的多个输入接口1相连；所述通讯转接模块3的输入端与所述电气属性转换模块2的输出端相连，其输出端与所述中央处理器4相连；所述无线通讯模块接口6分别与所述无线通讯模块7和所述中央处理器4相连；所述人机交互模块5与所述中央处理器4相连。
由以上技术方案可知，本申请解决了油田井场复杂工况下有线通讯方式线材易损耗和有线通讯模式下通讯线因在高压设备附近拆绕而易受到干扰的问题。达到了多套不同通讯方式的数字化设备共用一个模块完成无线通讯和大幅减少油田网电设备采用无线通讯方式时无线通讯模块7的引入数量的技术效果。
本实施例中，所述通用无线通讯模块采用一对一组网通讯、一对多组网通讯或多对多组网通讯，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间只包含一个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对一组网模式，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间包含多个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对多组网通讯或多对多组网通讯。如图2所示，通用无线通讯模块间的组网方式可以分为成套组网和广播组网，成套组网适用于一对一组网，广播组网适用于多套一种基于油田网电数字化设备的无线通讯模块7间的相互组网。成套组网需要确定本一种基于油田网电数字化设备的无线通讯模块7通讯地址和目标一种基于油田网电数字化设备的无线通讯模块7通讯地址，广播组网需要确定本一种基于油田网电数字化设备的无线通讯模块7通讯地址和目标一种基于油田网电数字化设备的无线通讯模块7通讯地址域。
本实施例中，所述多个输入接口1至少包含：两个RS485/RS232接口、一个RJ45接口和一个串行接口。用以满足油田网电设备中常见的仪器接口接入本通用无线通讯模块。
本实施例中，所述电气属性转换模块2在有线转无线模式下用来将接收到的RS485、RS232、串口、RS45这几种不同通讯方式不同的电气属性都转换为RJ45，然后已统一的通讯属性将数据传送给所述通讯转接模块3。在无线转有线模式下用来解析数据包对应的接线器端口号，然后将数据的电气属性转换为对应的电气属性。
本实施例中，所述中央处理器4上包括数据打包单元、数据拆包单元、配置单元、人机交互单元以及数据缓存单元，下面对每个单元进行细化说明。
所述数据打包单元用于接收所述通讯转换模块传来的数据并解析出所述数据来自的接口号，将本通用无线通讯模块的通讯地址域、所述接口号、所述数据的长度和所述数据组成数据包，将所述数据包做CRC校验后所得的CRC校验码置于所述数据包的尾部组成统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包发送到所述无线通讯模块7；以上设计是为了保证数据的统一性和方便数据的解析，能保证数据的可溯源和解析的准确性。
所述数据拆包单元用于从所述无线通讯模块7接收统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包进行拆包解析，得到其他通用无线通讯模块的通讯地址域、接口号和通讯数据，将所述通讯地址域进行校验，若包含当前通用无线通讯模块的地址，则进一步对数据包进行CRC校验，校验无误后将所述接口号和通讯数据发送到所述通讯转接模块3；以上设计是为了在得到数据包后确定数据包中的数据是否为有效数据，可以保证数据的准确性和减少对无效数据包的完全拆包而浪费的时间。
所述配置单元用于配置所述通讯转接模块3的通讯属性，包含通讯方式、通讯速率、校验方式；以上设计是为了方便设置不同通讯接口对于通讯速率、校验方式等通讯属性的要求，可以使所述通用无线通讯模块适配更多仪表仪器。
所述人机交互单元，用于通过人机交互功能，使操作人员可以设置模块通讯的无线通讯地址和目标通用无线通讯模块的通讯地址域、配置通讯转接模块3的属性；以上设计是为了方便操作人员进行设置，人机交互单元的引入增加了模块的可视性和可操作性。
所述数据缓存单元用于将来自所述通讯转接模块3的数据写入中央处理器4的存储队列中。以上设计是为了在中央处理器4阻塞时将暂时无法处理的数据存放在工作队列中以便阻塞结束后处理，可减少了数据的丢失。
本实施例中，所述通讯转接模块3在有线转无线模式下用来完成通讯转码和打包工作，将不同协议和格式的数据加上接线器端口号后打包成统一的数据格式传递给中央处理器4。在无线转有线模式下用来将中央处理器4发来的数据包转换为对应接线器端口的通讯协议。
具体地，所述通讯转接模块3包括数据解析单元、通讯转码单元以及属性配置单元，下面对每个单元进行细化说明。
所述数据解析单元用于解析通讯数据，分为有线数据解析和无线数据解析，所述有线数据解析指从所述多个输入接口1到所述中央处理器4过程的数据解析，主要用于解析通讯数据格式、所述接口号；所述无线数据解析指从所述中央处理器4到所述接线器过程的数据解析，主要用于解析通讯数据、目标接口的接口号；以上设计是为了在得到数据包后确定数据包中的数据是否为有效数据，可以保证数据的准确性和减少对无效数据包的完全拆包而浪费的时间。
所述通讯转码单元用于将所述通讯转接模块3所接收到的数据进行通讯码率转换，分为有线转码和无线转码，所述有线转码是指将所述多个输入接口1的数据转码为所述中央处理器4能处理的统一格式的数据；所述无线转码将所述中央处理器4能处理的统一格式的数据转换为针对所述多个输入接口1可识别的预定数据；以上设计是为了保证数据的统一性和方便数据的解析，保证了数据的可溯源和解析的准确性。
所述属性配置单元用于配置所述多个输入接口1的每个不同接口到所述中央处理器4和所述中央处理器4到所述多个输入接口1的每个不同接口的数据解析方式和通讯转码方式。以上设计是为了方便设置不同通讯接口对于通讯速率、校验方式等通讯属性的要求，可以使所述通用无线通讯模块适配更多仪表仪器。
本实施例中，所述无线通讯模块接口6具有：远近距离传输切换单元、有线通讯转无线通讯单元以及无线通讯转有线通讯单元，下面对各单元进行细化说明。
所述远近距离传输切换单元用于适配不同的通讯方式，分为近距离通讯和远距离通讯两种方式；所述近距离通讯方式采用2.4G无线通讯模块7，所述远距离通讯采用433无线通讯模块7。433无线通讯模块7用于远距离通讯，传输距离在2-5公里但传输速度较慢，2.4G无线通讯模块7用于短距离通讯，传输距离小于500米但传输距离快。所述433无线通讯模块7和2.4G无线通讯模块7在实际使用中选择一种接入所述无线通讯模块接口6，在组网时，同一通讯网络内的通用无线通讯模块只能选择相同类型的无线通讯模块7。
所述有线通讯转无线通讯单元用于将来自所述中央处理器4的数据以无线通讯的方式发送给其他的通用无线通讯模块；以上设计是为了将有线通讯方式转换为无线通讯方式。
所述无线通讯转有线通讯单元用于将来自其他的通用无线通讯模块的无线数据，转换为有线数据，发送给所述中央处理器4。以上设计是为了将无线通讯方式转换为有线通讯方式。
本实施例中，所述无线通讯模块7用于将数字化油田设备的有线通讯方式转换为无线通讯方式。
本实施例中，所述通用无线通讯模块分为无线通讯转有线通讯和有线通讯转无线通讯两种工作模式。
所述无线通讯转有线通讯工作方式如图3中流程图所示，完成从无线通讯模块接收数据到将最终数据发送给油田数字化设备的工作。具有分级校验数据的有效性，减少对无效数据解析浪费的时间。
所述有线通讯转无线通讯工作方式如图4中流程图所示，完成从接收油田数字化设备发出的数据到将数据发送给其他通用无线通讯模块的工作。采用有线工作模式和无线工作模式分时复用，减少硬件资源的投入。
本发明提供的通用无线通讯模块解决了油田井场复杂工况下有线通讯方式线材易损耗的问题，实现了多套不同通讯方式的数字化设备共用一个模块完成无线通讯的方式，大幅减少油田网电设备采用无线通讯方式时无线通讯模块的引入数量。避免了油田网电设备有线通讯模式下通讯线因在高压设备附近拆绕而带来的干扰问题。适用于油田网电数字化设备对于数据实时性要求不是非常高的复杂工况。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述通用无线通讯模块包括：
多个输入接口；
中央处理器；
电气属性转换模块，其输入端与所述的多个输入接口相连；
通讯转接模块，其输入端与所述电气属性转换模块的输出端相连，其输出端与所述中央处理器相连；
无线通讯模块；
无线通讯模块接口，分别与所述无线通讯模块和所述中央处理器相连；
人机交互模块，与所述中央处理器相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述中央处理器上包括：
数据打包单元，用于接收所述通讯转换模块传来的数据并解析出所述数据来自的输入接口号，将本通用无线通讯模块的通讯地址域、所述接口号、所述数据的长度和所述数据组成数据包，将所述数据包做CRC校验后所得的CRC校验码置于所述数据包的尾部组成统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包发送到所述无线通讯模块；
数据拆包单元，用于从所述无线通讯模块接收统一格式的数据包，将所述统一格式的数据包进行拆包解析，得到其他通用无线通讯模块的通讯地址域、接口号和通讯数据，将所述通讯地址域进行校验，若包含当前通用无线通讯模块的地址，则进一步对数据包进行CRC校验，校验无误后将所述接口号和通讯数据发送到所述通讯转接模块；
配置单元，用于配置所述通讯转接模块的通讯属性；
人机交互单元，用于修改和查看本通用无线通讯模块的通讯参数。
数据缓存单元，用于将来自所述通讯转接模块的数据写入中央处理器的存储队列中。
3.根据权利要求1所述的一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述通用无线通讯模块采用一对一组网通讯、一对多组网通讯或多对多组网通讯，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间只包含一个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对一组网模式，当目标通用无线通讯模块的通讯地址域的区间包含多个地址值时，所述通用无线通讯模块处于一对多组网通讯或多对多组网通讯。
4.根据权利要求1所述的一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述通讯转接模块包括：
数据解析单元，用于解析通讯数据，分为有线数据解析和无线数据解析，所述有线数据解析指从所述多个输入接口到所述中央处理器过程的数据解析，主要用于解析通讯数据格式、所述接口号；所述无线数据解析指从所述中央处理器到所述接线器过程的数据解析，主要用于解析通讯数据、目标接口的接口号；
通讯转码单元，用于将所述通讯转接模块所接收到的数据进行通讯码率转换，分为有线转码和无线转码，所述有线转码是指将所述多个输入接口的数据转码为所述中央处理器能处理的统一格式的数据；所述无线转码将所述中央处理器能处理的统一格式的数据转换为针对所述多个输入接口可识别的预定数据；
属性配置单元，用于配置所述多个输入接口的每个不同接口到所述中央处理器和所述中央处理器到所述多个输入接口的每个不同接口的数据解析方式和通讯转码方式。
5.根据权利要求1所述的一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述多个输入接口至少包含：两个RS485/RS232接口、一个RJ45接口和一个串行接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于油田网电数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述无线通讯模块接口具有：
远近距离传输切换单元，用于适配不同的通讯方式，分为近距离通讯和远距离通讯两种方式；
有线通讯转无线通讯单元，用于将来自所述中央处理器的数据以无线通讯的方式发送给其他的通用无线通讯模块；
无线通讯转有线通讯单元，用于将来自其他的通用无线通讯模块的无线数据，转换为有线数据，发送给所述中央处理器。
7.根据权利要求1所述的一种基于油田数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述近距离通讯方式采用2.4G无线通讯模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于油田数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述远距离通讯采用433无线通讯模块。
9.根据权利要求1所述的一种基于油田数字化设备的通用无线通讯模块，其特征在于，所述无线通讯模块用于将数字化油田设备的有线通讯方式转换为无线通讯方式。
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