CN113906819A - 智能无线适配器 - Google Patents

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Abstract

本文提供了智能无线适配器，用于在工业系统中的测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信。在一个方面，一种在气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的方法包括提供气动或模拟测量设备以及提供能够电耦合和机械耦合到气动或模拟测量设备的智能无线适配器。气动或模拟测量设备被配置成测量工业系统中的一个或多个参数，并在气动或模拟测量设备的输出处提供指示所测量参数的值或信号。此外，智能无线适配器被耦合以从气动或模拟测量设备接收值或信号，并被配置为将指示值或信号的数据无线传输到测量控制和数据采集系统。

Description

智能无线适配器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月17日提交的美国非临时申请第17/125,396号和于2019年12月20日提交的美国第临时申请62/951,787号的权益和优先权，这些申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开总地涉及工业装备，更具体地，涉及与智能无线适配器相关的系统和方法，用于在工业系统中的测量设备(例如气动、模拟和/或数字智能测量设备)与测量控制和数据采集系统(例如分布式控制系统(DCS))之间建立/启用无线通信。
背景技术
众所周知，工业操作通常包括多个工业装备。工业装备可以有多种形式，并且可以例如取决于工业操作而具有变化的复杂性。例如，工业过程控制和监视测量设备通常用于测量过程变量测量，例如石油和天然气、能源、食品和饮料、水和废水、化工、石化、制药、金属、采矿和矿产以及其他工业应用的众多工业应用和细分市场中的压力、流量、水平、温度和分析值。
现场设备多年来已经从气动发展到模拟再到智能测量设备。气动和模拟测量设备通常被视为非智能测量设备。例如，气动测量设备可以与气动压力至电流转换器(P/I转换器)耦合，以将压力输入转换为电流输出测量。此外，模拟测量设备通常提供电流或电压测量输出。相比之下，智能测量设备通常包括具有各种通信协议的数字电子设备，通信协议例如是Modbus、Foundation Fieldbus、Profibus、HART和WirelessHART，以将过程变量测量(例如压力、温度、流速等)数字通信到各种类型的测量控制和数据采集系统(例如，监督控制和数据采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)系统)。
有许多工业操作仍然使用气动和/或模拟测量设备。例如，期望使这些气动和/或模拟测量设备能够与工业操作中的测量控制和数据采集系统(例如，DCS系统)和/或其他系统和/或设备(例如，数字智能测量设备)进行数字通信，而不需要更换和/或大修气动和/或模拟测量设备。还希望将数字智能测量设备与测量控制和数据采集系统完全数字化集成。例如，众所周知，通过许多数字智能测量设备通信协议(例如Modbus、FoundationFieldbus、Profibus、HART和WirelessHART)可用的诊断并未与控制系统完全数字化集成。例如，数字智能测量设备可能仅被利用其数字转换的模拟4-20mA测量输出，而使可用的设备诊断被搁置或未被利用。因此，控制系统没有利用可用的设备诊断。
发明内容
本文描述了与智能无线适配器相关的系统和方法，用于在工业系统中的测量设备(例如气动、模拟和/或数字智能测量设备)与测量控制和数据采集系统和/或其他系统和/或设备之间建立/启用无线通信。
在一个方面，一种在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的方法包括提供气动或模拟测量设备以及提供能够电耦合和机械耦合到气动或模拟测量设备的智能无线适配器。气动或模拟测量设备被配置成测量工业系统中的一个或多个参数，并在气动或模拟测量设备的输出提供指示所测量参数的值或信号。此外，智能无线适配器被耦合以从气动或模拟测量设备接收值或信号，并被配置为将指示值或信号的数据无线传输到测量控制和数据采集系统。
根据本公开的一些实施例，智能无线适配器能够例如使用螺纹(threading)部件可移除地耦合到气动或模拟测量设备以及从气动或模拟测量设备移除。此外，根据本公开的一些实施例，智能无线适配器被接纳在气动或模拟测量设备中形成的插座或开口(例如，螺纹开口)中。此外，根据本公开的一些实施例，智能无线适配器能够使用夹紧部件或本领域普通技术人员已知的其他附接部件可移除地耦合到气动或模拟测量设备或从气动或模拟测量设备移除。
根据本公开的一些实施例，在将指示值或信号的数据无线传输到测量控制和数据采集系统之前，指示值或信号的数据根据测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式被转换成数据形式。在一个实施例中，优选通信模式可以从测量控制和数据采集系统通信到智能无线适配器。在一个实施例中，优选通信模式包括多个优选通信模式。在该实施例中，智能无线适配器可以选择多个优选通信模式中的一个或多个，并且指示值或信号的数据可以基于所选择的通信模式被转换成数据形式。
在另一个实施例中，优选通信模式可以由智能无线适配器获知(learn)。例如，优选通信模式可以基于智能无线适配器和测量控制和数据采集系统之间发生的一系列测试通信来获知。在一个实施例中，优选通信模式可以基于针对与来自可能的通信模式库的可能的通信模式相关的信息、在一系列测试通信期间收集的数据的评估来识别/获知。例如，可能的通信模式库可以存储在与智能无线适配器相关联的存储器设备上。
根据本公开的一些实施例，指示值或信号的数据可以被转换成的数据形式进一步选自智能无线适配器能够生成和传输的多种数据形式。多种数据形式可以包括，例如，适合于使用蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、WirelessHART、RFID和蜂窝无线通信协议中的一个或多个进行传输的数据形式。应当理解，其他可能的数据形式当然也是可能的。
根据本公开的一些实施例，该方法还包括以第一数据形式从智能无线适配器上的测量控制和数据采集系统接收信号/数据，并以第二数据形式向气动或模拟测量设备提供指示接收到的信号/数据的数据。例如，第一数据形式可以是适于智能无线适配器解释的形式。此外，例如，第二数据形式可以是适于由气动或模拟测量设备解释的形式。在一些实施例中，第一和第二数据形式可以彼此相同或相似。在其他实施例中，第一和第二数据形式可以彼此不同。根据本公开的一些实施例，从测量控制和数据采集系统接收的信号/数据可用于控制测量设备的一个或多个方面(例如，参数)和/或控制与测量设备相关联的系统或设备的一个或多个方面。例如，可以控制测量设备和/或其他系统或设备，以优化或以其他方式改善测量设备和/或其他系统或设备的操作。
这里还提供了一种用于在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的智能无线适配器。智能无线适配器包括至少一个处理器和耦合到至少一个处理器的至少一个存储器设备。至少一个处理器和至少一个存储器设备被配置成接收指示由气动或模拟测量设备测量的一个或多个参数的值或信号。此外，至少一个处理器和至少一个存储器设备被配置成将指示值或信号的数据无线传输到测量控制和数据采集系统。
这里还提供了一种用于在工业系统中的数字智能测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的智能无线适配器。智能无线适配器包括至少一个处理器和耦合到至少一个处理器的至少一个存储器设备。至少一个处理器和至少一个存储器设备被配置成接收指示由数字智能测量设备测量的一个或多个参数的信号。例如，信号可以包括模拟和数字信号两者。(一个或多个)模拟信号可以在输入处由信号路径接收，并且信号路径可以被配置为在输出处生成指示(一个或多个)模拟信号的数字信号(或多个数字信号)。此外，来自数字智能测量设备的(一个或多个)数字信号(即，不是由信号路径生成的(一个或多个)数字信号)可以由调制解调器(或用于调制和解调电信号的其他部件)接收。调制解调器可以在输出处生成指示(一个或多个)数字信号的信号(或多个信号)。至少一个处理器响应于来自信号路径的(一个或多个)数字信号和来自调制解调器的(一个或多个)信号，生成一个或多个输出信号。(一个或多个)输出信号或指示(一个或多个)输出信号的(一个或多个)信号例如经由智能无线适配器的天线被无线传输到测量控制和数据采集系统。
根据本公开的一些实施例，来自数字智能测量设备的(一个或多个)数字信号可以包括与数字智能测量设备相关联的诊断信息(例如，测量设备、包括测量设备的工业系统等的健康和状态信息)。在这些实施例中，测量控制和数据采集系统可以例如基于对从耦合到数字智能测量设备的智能无线适配器接收的(一个或多个)输出信号或指示(一个或多个)输出信号的(一个或多个)信号的分析来分析诊断信息。在一些实施例中，可以基于对诊断信息的分析采取一个或多个动作。例如，在一些实施例中，可能希望提供通信(例如，文本、电子邮件等)以指示从诊断信息中获知的信息，例如数字智能测量设备和/或工业系统中的其他系统或设备的问题。此外，在一些实施例中，可能希望基于从诊断信息中获知的信息，生成警报和/或自动调整与数字智能测量设备和/或工业系统中的其他系统或设备相关联的一个或多个参数。
根据本公开的一些实施例，以上和随后讨论的智能无线适配器每个都包括螺纹部分(或其他耦合部件，例如夹具或插座型连接)，其能够被接收到(或以其他方式机械耦合到)智能无线适配器被配置为耦合到的测量设备的对应部分上(例如，通过(一个或多个)顺时针或逆时针方向的旋转、(一个或多个)推拉力等)。此外，根据本公开的一些实施例，智能无线适配器的至少一个处理器和至少一个存储器设备还被配置为:在将指示值或信号的数据(或(一个或多个)信号)无线传输到智能无线适配器被配置为耦合到的测量控制和数据采集系统之前，将指示所测量参数的值或信号转换成适于传输到测量控制和数据采集系统并由测量控制和数据采集系统接收的数据形式。
根据本公开的一些实施例，智能无线适配器还包括被配置为感测与工业系统相关联的一个或多个参数(例如，温度、振动等)的一个或多个感测设备。根据本公开的一些实施例，智能无线适配器被配置为将指示感测到的参数的数据(或(一个或多个)信号)无线传输到智能无线适配器被配置为耦合到的测量控制和数据采集系统。
如本文所用，术语“处理器”用于描述执行功能、操作或操作序列的电子电路。功能、操作或操作序列可以硬编码到电子电路中，或者通过存储在存储器设备中的指令进行软编码。处理器可以使用数字值或使用模拟信号来执行功能、操作或操作序列。
在一些实施例中，处理器可以体现在例如专门编程的微处理器、数字信号处理器(DSP)、或专用集成电路(ASIC)中，专用集成电路可以是模拟ASIC或数字ASIC。此外，在一些实施例中，处理器可以体现在例如FPGA或可编程逻辑阵列(PLA)的可配置的硬件中。在一些实施例中，处理器也可以体现在具有相关联的程序存储器的微处理器中。此外，在一些实施例中，处理器可以体现在分立电子电路中，该分立电子电路可以是模拟电路、数字电路或者模拟电路和数字电路的组合。处理器可以耦合到一个或多个存储器设备，其中处理器和(一个或多个)存储器设备被配置成实现上述方法。
如上所述，并且如“具体实施方式”部分进一步所描述，气动和模拟测量设备本身并不智能，不能与测量控制和数据采集系统进行数字通信。同样如上所述，并且如在“具体实施方式”部分进一步所描述，希望利用数字智能测量设备上可用的诊断信息，这些信息通常不被利用。这里公开了智能无线适配器的各种实施例。在本公开的一个方面，这里提供了一种智能无线适配器，其能够连接到气动P/I转换器和模拟测量设备，并且被配置为将非智能测量设备过程变量测量无线通信到各种测量控制和数据采集系统。在本公开的另一方面，这里提供了一种智能无线适配器，其能够连接到数字智能测量设备，并且被配置为将过程变量测量和其他信息(例如，诊断信息)无线通信到测量控制和数据采集系统。
这里公开的智能无线适配器可以采用一个或多个蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、RFID和蜂窝无线通信协议。根据本公开的一些实施例，智能无线适配器容易安装到现场设备的螺纹现场布线连接端口，并且与各种模拟输出测量设备的回路供电现场终端连接并联布线。智能无线适配器可以包括各种功能，例如确认与中央集中器或网关的无线连接的闪烁灯、用于环境监视的板载传感器、以及经由网络间连接将测量数据转移到云中，使数据分析能够与边缘控制和工业物联网(IIoT)的发展协同推动优化的业务决策。
应当理解，如将从下面的讨论中理解的，与所公开的系统、方法和设备相关联的优点很多。
附图说明
从以下附图的详细描述中，可以更全面地理解本公开的前述特征以及本公开本身，附图中:
图1示出了根据本公开实施例的示例工业系统；
图2示出了图1所示的工业系统的示例配置；
图3示出了根据本公开实施例的示例智能无线适配器；
图3A示出了根据本公开实施例的另一示例智能无线适配器；
图3B示出了根据本公开实施例的又一示例智能无线适配器；
图3C示出了根据本公开实施例的再一示例智能无线适配器；
图4示出了根据本公开实施例的包括智能无线适配器的系统的示例配置；
图4A示出了根据本公开实施例的示例智能无线适配器；
图4B示出了根据本公开实施例的示例智能无线适配器；
图4C示出了根据本公开实施例的耦合到模拟压力变送器的示例智能无线适配器；
图4D示出了根据本公开实施例的包括智能无线适配器的系统的示例配置；
图4E示出了根据本公开实施例的包括智能无线适配器的系统的另一示例配置；
图5示出了根据本公开实施例的利用智能无线适配器的测量设备的示例配置；和
图5A示出了图5所示配置的示例耦合布置。
具体实施方式
现在将更具体地描述在此寻求保护的构思、系统和技术的特征和其他细节。应当理解，这里描述的任何具体实施例都是以说明的方式示出的，而不是对本公开和这里描述的构思的限制。在不脱离寻求保护的构思的范围的情况下，可以在各种实施例中采用这里描述的主题的特征。
参考图1，根据本公开实施例的工业系统100包括多个工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190。工业装备(或设备)110、120、130、140、150、160、170、180、190可以与特定应用(例如，工业应用)、应用和/或(一个或多个)过程相关联。工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190可以包括电气或电子设备，例如工业操作(例如，制造或自然资源提取操作)中的机器(例如，泵)。工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190还可以包括与工业操作相关联的控制和/或辅助装备，例如过程控制和监视测量设备。在实施例中，工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190可以安装在或位于一个或多个设施(即建筑物)中或与工业操作相关联的其他物理位置(即场所)中。这些设施可以对应于例如工业建筑物。此外，物理位置可以对应于例如地理区域或位置。
在一些实施例中，工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190中的每一个可以包括或耦合到一个或多个传感器(或传感器节点)，例如，如图2所示，这将在下面进一步讨论。每个传感器可以被配置为采样、感测或监视与工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190和/或与工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190相关联的(一个或多个)应用或(一个或多个)过程相关联的一个或多个参数(例如，工业参数)。例如，工业装备110可以包括或耦合到温度传感器，该温度传感器被配置为感测与工业装备110相关联的(一个或多个)温度，例如工业装备110附近的环境温度、与工业装备110相关联的过程的温度、由工业装备110生产的产品的温度等。工业装备110可以附加地或替代地包括一个或多个压力传感器、流量传感器、水平传感器、振动传感器和/或任何数量的其他传感器，例如，与工业装备110相关联的(一个或多个)应用或(一个或多个)过程相关联的传感器。在一个示例实施例中，(一个或多个)应用或(一个或多个)可以涉及水、空气、气体、蒸汽、油等。
工业装备110、120、130、140、150、160、170、180、190可以采取各种形式，并且可以各自具有相关联的复杂性(或一组功能能力和/或特征)。例如，工业装备110可以对应于“基本”工业装备，工业装备120可以对应于“中间”工业装备，工业装备130可以对应于“高级”工业装备。在这样的实施例中，中间工业装备120可以比基本工业装备110具有更多的功能(例如，测量特征和/或能力)，并且高级工业装备130可以比中间工业装备120具有更多的功能和/或特征。例如，在实施例中，工业装备110(例如，具有基本能力和/或特征的工业装备)可以能够监视工业过程的一个或多个第一特性，并且工业装备130(例如，具有高级能力的工业装备)可以能够监视工业过程的一个或多个第二特性，第二特性包括第一特性和一个或多个附加参数。应当理解，该示例仅用于说明目的，同样，在一些实施例中，工业装备110、120、130等可以各自具有独立的功能。
如在本公开的背景技术部分中所讨论的，作为工业装备的一种类型的现场设备多年来已经从气动发展到模拟再到智能测量设备。气动和模拟测量设备通常被视为非智能测量设备。例如，气动测量设备可以与气动压力至电流转换器(P/I转换器)耦合，以将压力输入转换为电流输出测量。此外，模拟测量设备通常提供电流或电压测量输出(例如，4-20mA输出)。相比之下，智能测量设备通常包括具有各种通信协议的数字电子设备，通信协议例如是Modbus、Foundation Fieldbus、Profibus、HART和WirelessHART，以将过程变量测量数字通信到各种类型的测量控制和数据采集系统(例如，监督控制和数据采集(SCADA)系统)。如在本公开的“背景技术”部分中所讨论的，例如，由于与从气动和/或模拟测量设备升级到对应的智能设备相关的成本，有许多工业操作仍然使用气动和/或模拟测量设备。
如图2所示，来自传统气动和模拟测量设备(即，图2所示的非智能测量设备，例如110、120、130等)的数据通常从这些设备传输到一个或多个测量控制和数据采集系统(如图2所示的210)(用于进一步处理，例如，通过一个或多个有线传输介质(例如，双绞线电缆、同轴电缆、光纤电缆等)。众所周知，例如，电缆可能会断裂。此外，众所周知，从这些设备到测量控制和数据采集系统的布线/重新布线可能很麻烦。
在本公开的一个方面，本发明寻求至少解决前述问题，例如，通过提供用于在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立/启用无线通信的智能无线适配器。这使得工业操作能够将其气动或模拟测量设备(即非智能设备)转变为智能设备，并利用与智能设备和系统相关联的所有优势和益处。本发明还提供了这些转变的智能设备与和工业操作相关联的其他智能设备(包括例如工业操作中较新的智能测量设备和无线传感器网络设备，例如施耐德电气的仪器区域网络(Instrument Area Network，IAN)设备)的集成。本发明还提供了能够利用数字智能测量设备上的诊断信息的智能无线适配器。例如，如前所述，数字智能测量设备可能仅被利用其数字转换的模拟4-20mA测量输出，而使可用的设备诊断被搁置或未被利用。期望利用设备诊断的优点以例如改善诊断能够捕获的数字智能测量设备和/或工业系统中的其他系统或设备的操作。
参考图3，示出了根据本公开一个实施例的示例智能无线适配器300。根据本公开的一些实施例，智能无线适配器300可以与诸如气动和模拟测量设备的工业装备一起使用，以使气动和/或模拟测量设备能够与测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备(例如，智能测量设备)进行无线通信。
在所示实施例中，智能无线适配器300具有至少一个输入(这里是端子301，其可以是输入端或输入/输出(I/O)端)和至少一个输出(这里是端子302，其可以是输出端或I/O端)。此外，在所示实施例中，智能无线适配器300包括信号路径310(例如，模拟、数字和/或混合信号路径)、处理器320、存储器设备330和天线340(或用于无线传输数据的其他部件)。在一些实施例中可选的信号路径310包括一个或多个模拟前端组件312和模数转换器(ADC)314，模拟前端组件312具有耦合到智能无线适配器端子301的第一端子和耦合到ADC 314的第一端子的第二端子。此外，ADC 314具有耦合到处理器320的第一端子的第二端子，并且处理器320具有耦合到测量电路端子302的第二端子。存储器设备330耦合到处理器320的第三端子，并且测量电路输出320耦合到天线340(或用于无线传输数据的其他部件)。
在一些实施例中，智能无线适配器端子301耦合(例如，电耦合和机械耦合)到例如气动和/或模拟测量设备或者智能无线适配器300被认为可能适合的其他设备的工业装备(例如，110，如图1和1A所示)的输出。此外，在一些实施例中，智能无线适配器端子302经由天线340(或用于无线传输数据的其他部件)耦合(例如，通信耦合)到测量控制和数据采集系统和/或其他部件(例如，智能测量设备)的输入。如上文参考气动和/或模拟测量设备所讨论的，这些设备可以被配置为采样、感测或监视与设备和/或与设备相关联的(一个或多个)应用或(一个或多个)过程相关联的一个或多个参数。例如，工业过程控制和监视测量设备通常用于测量过程变量测量，例如石油和天然气、能源、食品和饮料、水和废水、化工、石化、制药、金属、采矿和矿产以及其他工业应用的众多工业应用和细分市场中的压力、流量、水平、温度和分析值。
根据本公开的一个实施例，信号路径310的模拟前端组件312包括至少一个组件用于测量/采样输入信号(这里是输入信号300a)的参数(例如，电压、电流等)。在实施例中，该至少一个组件可以采取电阻器(例如，电流感测电阻器)、电容器和/或被认为可能适合于测量参数的基本上任何其他类型的元件(或多个元件)或传感器的形式。应当理解，至少一个组件的量(例如，一个元件、两个元件、三个元件等)和至少一个组件的(一个或多个)布置(例如，串联或并联耦合)可以至少部分地基于将由所述至少一个组件测量的(一个或多个)参数来选择。例如，在至少一个组件被配置成测量输入信号300a的电压水平以例如检测压力水平的实施例中，该至少一个组件可以包括多个测量元件。例如，该多个测量元件可以以分隔器配置耦合。应当理解，模拟前端组件312可以附加地或替代地包括一个或多个其他模拟组件，例如，电容器、电感器、二极管、晶体管和运算放大器。模拟前端组件312可以采取有源电组件和/或无源电组件的形式。
处理器320可以采用FPGA或适用于其中使用智能无线适配器300的(一个或多个)应用的另一类型的处理器的形式，处理器320耦合到信号路径310(这里，耦合到信号路径310中的ADC 314的输出)和耦合到存储器设备330。存储器设备330可以包括易失性存储器，例如DRAM或SRAM。例如，存储器设备330可以存储在智能无线适配器300的操作期间收集的程序和数据(例如，采样的/测量的参数)。存储器设备330还可以包括计算机可读和可写的非易失性记录介质，例如磁盘或闪存，其中存储了定义要由处理器320执行的程序或要由程序处理的信息的信号。处理器320可以根据已知的计算和数据传输机制来控制存储器设备310和处理器320之间的数据传输(例如，用于由处理器320处理)。
在智能无线适配器300的操作期间，设备300被配置为在端子301处接收输入信号300a，并在端子302处提供指示输入信号301a的输出信号320a。根据一些实施例，输出信号320a指示与输入信号300a相关联的一个或多个参数(例如，电压、电流等)的水平或值。更具体地，在一些实施例中，模拟前端组件312耦合到输入信号300a，并被配置为提供指示相应的一个或多个参数的模拟信号312a(即，初始测量信号)。在一些实施例中，模拟信号312a与模拟前端组件312的值(例如，测量的电阻值或电荷)相关。此外，在一些实施例中，模拟信号312a与模拟前端组件312的输出相关，或者与模拟前端组件312附近的节点的输出相关。在一些实施例中，模拟信号312a可以采取4-20mA信号的形式，或者指示4-20mA信号。
ADC 314响应于模拟信号312a(例如，到ADC的模拟输入信号)，以在信号路径310的输出处提供对应的转换数字信号310a。在一些实施例中，数字信号310a可以采取代表模拟信号312a的数字数据流的形式。
处理器320响应于数字信号310a以例如在处理器320的输出处生成输出信号320a。根据本公开的一些实施例，输出信号320a指示在智能无线适配器300的输入处接收的(一个或多个)数据/信号。此外，根据本公开的一些实施例，输出信号320可以包含其他信息，例如与基于数字信号310a的分析而识别的过程不规则性和其他问题相关的信息。不规则性或问题可以与耦合到智能无线适配器的测量设备相关联和/或与工业系统中的其他系统或设备(例如，测量设备被配置为监视的系统或设备)相关联。
根据本公开的实施例，输出信号320a以适合于无线传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)形式提供。例如，处理器320可以将数字信号310a转换成适于无线传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)形式(例如，代码或数据流)。例如，应当理解，(一个或多个)接收方设备可以具有(一个或多个)优选通信模式(例如，蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、HART协议、WirelessHART、蜂窝无线通信协议)。根据本公开的一些实施例，处理器320可以根据(一个或多个)优选通信模式将数字信号310a转换成数据形式(即，输出信号320a)。
根据本公开的一些实施例，(一个或多个)优选通信模式从(一个或多个)接收方设备通信到处理器320。在其他实施例中，(一个或多个)优选通信模式由处理器320获知。例如，处理器320可以基于在智能无线适配器300和输出信号320a将被通信到的(一个或多个)设备之间发生的一系列测试通信来获知优选通信模式。在一个实施例中，优选通信模式可以基于针对与来自可能的通信模式库(例如，存储在存储器设备330上或与智能无线适配器300相关联的另一存储器设备上)的可能的通信模式相关的信息、在一系列测试通信期间收集的数据的评估来识别/获知。在优选通信模式包括多个优选通信模式的实施例中，智能无线适配器300可以选择多个优选通信模式中的一个或多个来转换数据(例如，基于智能无线适配器300的传输能力、传输数据所需的资源等)。
还应当理解，优选通信模式可以通过许多其他方式来获知或识别。例如，智能无线适配器300可以基于要传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)数据类型来识别或获知(一个或多个)优选通信模式。例如，响应于智能无线适配器300(例如，智能无线适配器300中的处理器320)或耦合到智能无线适配器300的测量设备检测或感测到的过程测量不规则性、变化、中断等，智能无线适配器300可以选择与智能无线适配器300没有检测到过程测量不规则性、变化、中断等时不同的(一个或多个)优选通信模式。在一个示例实施方式中，智能无线适配器300可以选择(一个或多个)优选通信模式，其以更高的频率测量数据速率为系统(例如测量数据和控制系统)提供检测到的或感测到的过程测量不规则性、变化、中断等的通信，以更好地分析条件(比正常操作更多的数据)并采取动作(过程应用的纠正措施)以最佳地维护过程应用。换句话说，一种类型的数据(例如，常规测量数据)可以要求第一(或第一)(一个或多个)优选通信模式，而另一种类型的数据(例如，指示问题或不规则性的测量数据)可以要求第二(或第二)(一个或多个)优选通信模式。
如图3所示，来自处理器320的输出信号320a可以被提供给智能无线适配器300的端子302(例如，在选择(一个或多个)优选通信模式之后)，并由天线340(或用于无线传输数据的其他部件)接收。天线340可以将输出信号320a(或指示输出信号320a的信号)无线传输到(一个或多个)接收方设备。例如，天线340可以将输出信号320a无线传输到测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备，例如智能测量设备和无线传感器网络设备(例如，施耐德电气的仪器区域网络(IAN)设备)。
根据本公开的一些实施例，天线340(或用于无线接收数据的另一部件)还可以从测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备接收数据，例如，用于控制工业操作的一个或多个方面，如下面将进一步描述的。换句话说，根据本公开的实施例的智能无线适配器可以提供智能无线适配器所耦合到的(一个或多个)设备(例如，(一个或多个)测量设备)和智能无线适配器被配置为与之通信的(一个或多个)设备(例如，测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备)之间的双向通信。现在简要参考图3A，其中与图3中类似的元件被示出具有类似的附图标记，示出了提供双向通信的示例智能无线适配器1300。
应当理解，类似于以上结合图3讨论的从智能无线适配器300传输到测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备的数据，从测量控制和数据采集系统和/或其他设备传输到图3A中的智能无线适配器1300的数据可以以各种形式接收。例如，根据本公开的一些实施例，数据可以根据(一个或多个)传输设备(即，测量控制和数据采集系统和/或其他设备)的(一个或多个)优选通信模式被传输到智能无线适配器1300并由智能无线适配器1300接收。
在智能无线适配器1300上接收的数据可以在智能无线适配器1300(例如，在处理器320和/或智能无线适配器1300中的其他设备中，例如在信号路径350中)上和/或在其他系统和/或设备(例如，耦合到智能无线适配器1300的(一个或多个)测量设备的处理器)上被处理。在一个示例实施方式中，智能无线适配器1300可以被配置成将接收到的数据转换成适于传输到智能无线适配器1300所耦合的(一个或多个)设备(例如，(一个或多个)测量设备)的形式，例如，在接收到数据的(一个或多个)数据形式与(一个或多个)设备能够接收/处理的(一个或多个)数据形式不兼容的实施例中。数据可以在智能无线适配器1300的节点355和端子301处提供，并由智能无线适配器1300所耦合的(一个或多个)设备接收。智能无线适配器1300可以在向(一个或多个)设备提供数据之前，附加地或替代地对接收的数据执行至少某种类型的过滤。例如，智能无线适配器1300可以在将数据提供给(一个或多个)设备之前，从接收的数据中过滤不想要的数据(例如，使用信号路径350中的一个或多个过滤器设备)。此外，在一些实施例中，智能无线适配器1300可以放大或压缩接收的数据(例如，使用信号路径350中的一个或多个放大或压缩设备)。例如，智能无线适配器1300可以放大或压缩接收到的数据，以使其适于由(一个或多个)设备使用。应当理解，信号路径350可以包括特定应用所需的任何数量的设备/组件(例如，数模转换器、模数转换器、过滤器、放大电路等)。还应当理解，在一些实施例(例如，单向通信实施例)中，信号路径350是可选的。
如上所述，并且如下文将进一步描述的，通过使用根据本公开的实施例的智能无线适配器，“非智能”工业设备(例如传统的气动或模拟测量设备)可以被转换成智能设备，并且能够与测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备通信。此外，如下文将进一步描述的，根据本公开的实施例的智能无线适配器可以扩展从测量设备获得的诊断信息的使用。
应当理解，智能无线适配器300、1300只是根据本公开实施例的智能无线适配器的许多潜在配置中的两种。例如，虽然信号路径310被示为包括模拟前端组件312和ADC 314，但是应当理解，信号路径310的不同布置是可能的。例如，在一些实施例中，信号路径310可以包括附加的(或替代的)电子组件，例如运算放大器、基于晶体管的放大电路、解调电路、比较器、锁存器、用于将模拟信号转换成数字信号的其他部件(例如，使用斜率比较器)等。应当理解，在一些实施例中，处理器320可以执行信号路径310的一个或多个部分的功能、操作或操作序列。还应当理解，在一些实施例中，存储器设备330可以作为处理器320的一部分来提供(例如，作为板载EEPROM)。还应当理解，在一些实施例中，天线340(或用于无线传输数据的其他部件)可以包括一个以上的天线340(或用于无线传输数据的其他部件)。其他变型当然是可能的。
在一个示例替代实施方式中，根据本公开实施例的智能无线适配器可以包括感测电路，例如，用于感测除了由智能无线适配器可以耦合到的(一个或多个)气动和/或模拟测量设备测量的参数之外的参数。例如，如图3B所示，其中与图3中相同的元件被示出具有相同的附图标记，智能无线适配器2300可以包括一个或多个传感器(或传感器节点)360，用于在智能无线适配器2300可以耦合到的(一个或多个)气动和/或模拟测量设备不测量温度和/或其他参数的实施例中感测温度和/或其他参数。(一个或多个)传感器360可以感测/测量温度和/或其他参数，并生成指示测量的温度和/或其他参数的(一个或多个)信号360a。
如图3B所示，智能无线适配器2300的处理器320可以响应于来自(一个或多个)传感器360的(一个或多个)信号360a和来自信号路径310的(一个或多个)信号310a，以在处理器320的输出处生成输出信号320a。根据本公开的一些实施例，输出信号320a指示来自(一个或多个)传感器360的(一个或多个)信号360a和在智能无线适配器2300的输入处接收的(一个或多个)数据/信号中的至少一个。类似于以上结合图3讨论的实施例，图3B中所示的输出信号320a可以以适于无线传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)形式提供。应当理解，智能无线适配器2300可以根据本公开的一些实施例提供双向通信，类似于图3A所示的实施例。因此，应当理解，在一些实施例中，智能无线适配器2300可以包括图3A所示的智能无线适配器1300的特征(例如，信号路径350)。附加的修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
参考图3C，示出了根据本公开实施例的另一示例智能无线适配器3300。具体地，智能无线适配器3300是用于耦合到数字智能测量设备(例如，智能HART压力变送器)的智能无线适配器的示例实施方式。如图3C所示，其中与图3、图3A和图3B中类似的元件被示出具有类似的附图标记，智能无线适配器3300被示出为附加地包括调制解调器370。在所示实施例中，调制解调器370(或用于调制和解调电信号的其他部件)具有耦合到节点375的第一端子(例如，第一输入/输出(I/O)端口)和耦合到处理器320上的对应端子的第二端子(例如，第二I/O端口)。节点375耦合到智能无线适配器3300的端子301(例如，I/O端口)，该端子301可以耦合到数字智能测量设备(例如，经由螺纹部件或其他耦合部件，如下面将进一步讨论的)。
在操作期间，数字智能测量设备可以生成模拟和数字信号两者(例如，在数字智能测量设备的输出处)，并且模拟和数字信号可以在智能无线适配器端子301处被接收。在一个示例实施方式中，模拟和数字信号叠加在相同的回线上，其中回线耦合到智能无线适配器端子301。例如，(一个或多个)模拟信号可以采用(一个或多个)模拟4-20mA测量输出信号的形式。此外，例如，(一个或多个)数字信号可以采取(一个或多个)数字通信协议输出信号的形式。根据本公开的一些实施例，(一个或多个)数字信号可以包括例如与数字智能测量设备和/或与数字智能测量设备相关联的其他系统或设备相关联的诊断信息。
智能无线适配器3300的信号路径310被耦合以在输入处接收(一个或多个)模拟信号，并被配置为在输出处提供转换后的数字信号310a，例如，类似于上面结合图3讨论的实施例。此外，调制解调器370(其是(一个或多个)协议特定的)被耦合以在耦合到节点375的第一调制解调器端子处接收(一个或多个)数字信号，并且被配置为在耦合到处理器320的第二调制解调器端子处提供指示(一个或多个)数字信号的信号370a。
处理器320响应于数字信号310a和信号370a，以在处理器320的输出处生成一个或多个输出信号(这里是输出信号320a)。根据本公开的一些实施例，输出信号320a指示数字信号310a和信号370a中的至少一个，并且以适于无线传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)形式提供。例如，处理器320可以将数字信号310a和/或信号370a转换成适于无线传输到(一个或多个)接收方设备的(一个或多个)形式(例如，代码或数据流)。例如，如上所述，应当理解，(一个或多个)接收方设备可以具有(一个或多个)优选通信模式(例如，蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、HART协议、WirelessHART、蜂窝无线通信协议)。根据本公开的一些实施例，处理器320可以根据(一个或多个)优选通信模式将数字信号310a和/或信号370a转换成数据形式(即，输出信号320a)。
类似于以上结合图3A讨论的实施例，图3C所示的智能无线适配器3300提供双向通信。例如，智能无线适配器3300可以提供智能无线适配器3300所耦合到的(一个或多个)设备(例如，(一个或多个)测量设备)和智能无线适配器3300被配置为与之通信的(一个或多个)设备(例如，测量控制和数据采集系统和/或工业操作中的其他设备)之间的双向通信。在一个示例实施方式中，来自智能无线适配器3300被配置为与之通信的(一个或多个)设备的信号/数据可以由无线适配器3300的天线340接收并提供给处理器320。调制解调器370可以被耦合以从处理器320接收信号/数据，并且被配置为将接收到的信号/数据转换成适于数字智能测量设备中的电路理解的形式(即，调制解调器370提供双向通信，例如，来自数字智能测量设备中可用的主机系统查询诊断的HART命令)。
应当理解，在一些实施例中，可以组合来自上述智能无线适配器的各种特征。因此，除非另有说明，否则上述智能无线适配器之一的特征可以与上述智能无线适配器中的其他适配器的特征相结合以例如捕捉寻求受本公开保护的智能无线适配器的各种优点和方面。例如，应当理解，在一些实施例中，图3、图3A和图3C所示的实施例可以包括类似于图3B所示的(一个或多个)传感器360的(一个或多个)传感器。此外，应当理解，结合图3所示的实施例讨论的获知(一个或多个)优选通信模式的方法可以用于图3A-3C所示的实施例。应当理解，在一些实施例中，来自上述智能无线适配器的各种特征也可以被分离。此外应当理解，图3A-3C中所示的实施例是根据本公开实施例的智能无线适配器的许多可能的替代实施方式中的三个的示例。
虽然图3-图3C中所示的智能无线适配器300、1300、2300和3300在所示实施例中被描述为产生/接收单个输出信号320a，但是应当理解，在一些实施例中，智能无线适配器300、1300、2300和3300可以产生/接收多个输出信号(例如，当向/从可能具有(一个或多个)不同优选通信模式的不止一个设备传输/接收输出信号时)。对单个信号或组件的其他引用不旨在进行限制，并且为了这里讨论的简单起见，被描述为单个信号或组件。
参考图4，可以例如与上面结合图3-图3C描述的智能无线适配器300、1300、2300和3300相同或相似的根据本公开实施例的智能无线适配器410被示出耦合(例如，电耦合和机械耦合)到示例测量设备420(例如，“非智能”测量设备)。测量设备420(例如，气动或模拟测量设备)被配置成测量工业系统(例如，图1中所示的100)中的一个或多个参数，并在测量设备420的输出处提供指示所测量参数的值或信号。在所示实施例中，智能无线适配器410被耦合以从测量设备420接收值或信号，并被配置为将指示该值或信号的数据无线传输到一个或多个测量控制和数据采集系统430。
在一个示例实施方式中，智能无线适配器410能够例如使用螺纹部件可移除地耦合到测量设备420和从测量设备420移除。例如，简要参考图4A和图4B，根据本公开的实施例的智能无线适配器1410、2410可以具有相应的螺纹端1412、2410(例如，阳螺纹杆)，螺纹端1412、2410可以被接纳在测量设备(例如，420)中的对应开口或插座(例如，阴螺纹孔)中。图4A示出了具有固定天线(即，具有固定带宽的天线)的示例智能无线适配器1410。此外，图4B中示出了具有可调天线(即，具有可调带宽的天线)的示例智能无线适配器2410。
还参考图4C，示出了经由螺纹部件3412耦合到模拟压力变送器3500(其是示例测量设备)的另一示例智能无线适配器3410。根据本公开的实施例，智能无线适配器3410可以使模拟压力变送器3500能够与测量控制和数据采集系统(例如，图4中所示的430，将在下面进一步讨论)以及工业系统中的其他无线设备进行无线通信。
应当理解，除了螺纹部件或其他可旋转结构之外，用于将智能无线适配器(例如，1410、2410、3410)耦合到设备的其他机械部件当然也是可能的。例如，在一些实施例中，插座型连接可能是期望的。在一个示例性实施方式中，插座型连接可以采取快速连接插座的形式，该快速连接插座具有主体(插座或阴端)和插头(或阳端)。在一些实施例中，主体可以设置在智能无线适配器上或集成到智能无线适配器中，在其他实施例中，主体可以设置在(一个或多个)设备上或集成到(一个或多个)设备中。在其他实施例中，可能需要夹紧结构。夹紧结构可以包括用于将智能无线适配器耦合到(一个或多个)设备的紧固机构(例如螺钉)。例如，响应于使用紧固机构执行的一个或多个形式的运动(例如，螺钉的转动)，智能无线适配器可以使用夹紧结构耦合到(一个或多个)设备。除了上面讨论的示例之外，其他附接机构和其他耦合方式(例如，通过(一个或多个)顺时针或逆时针方向的旋转、推拉力等)对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
应当理解，智能无线适配器可以使用多种材料和工艺来制造，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。例如，取决于在其中使用智能无线适配器的(一个或多个)应用和(一个或多个)环境，智能无线适配器可以例如使用一种或多种金属、塑料、陶瓷、复合材料、橡胶材料等来制造。还应当理解，例如，取决于在其中使用智能无线适配器的(一个或多个)应用和(一个或多个)环境，智能无线适配器可以是柔性的或刚性的。例如，可能希望智能无线适配器的天线(和其他部分)在某些情况下是柔性的(例如，由于更轻的重量、潜在更低的制造成本(例如使得通过3D打印成为可能)、易于制造以及廉价柔性基板(例如塑料)的可用性)。
现在回到图4，根据本公开的一些实施例，图4所示的测量设备420可以使用智能无线适配器410直接通信耦合到(一个或多个)测量控制和数据采集系统430。在其他实施例中，测量设备420可以使用智能无线适配器410间接通信耦合到(一个或多个)测量控制和数据采集系统430。例如，在一些实施例中，测量设备420可以通过中间设备，例如智能点440(例如，具有一个或多个处理器和存储器设备的计算设备)，通信地耦合到(一个或多个)测量控制和数据采集系统430，例如，如图4D所示。智能点440可以例如在(一个或多个)测量控制和数据采集系统430接收数据之前预处理由测量设备420采集的数据。例如，智能点440可以确定一个或多个计算值，例如(一个或多个)持续时间、(一个或多个)平均值、(一个或多个)最大值、(一个或多个)最小值等。并将计算值提供给(一个或多个)测量控制和数据采集系统430。
智能点的一个示例是施耐德电气的仪器区域网络(IAN)设备。在使用IAN设备的实施例中，例如，测量设备420可以使用(一个或多个)第一通信模式经由智能无线适配器410向IAN设备传输数据(例如，测量数据)，并且IAN设备可以使用(一个或多个)第二通信模式向(一个或多个)测量控制和采集系统430传输数据(例如，指示测量数据的数据)。在一个示例实施方式中，(一个或多个)第一通信模式包括或对应于蓝牙通信(例如，超低功率蓝牙低能量(BLE))，(一个或多个)第二通信模式包括或对应于蜂窝无线通信。应当理解，第一和第二通信模式在一些实施例中可以相同，而在其他实施例中可以不同。还应当理解，除了IAN设备之外的其他类型的智能点，例如网关，可以用于将测量设备420通信耦合到(一个或多个)测量控制和数据采集系统430。
根据本公开的一些实施例，测量设备420还可以使用智能无线适配器410通信地耦合到一个或多个云计算系统或设备，例如，如图4E所示。如图4E所示，在一些实施例中，测量设备420可以直接耦合到一个或多个云计算系统或设备，在其他实施例中，测量设备420可以间接耦合(例如，经由(一个或多个)智能点440)到一个或多个云计算系统或设备。如这里所使用的，术语“云”和“云计算”旨在指连接到互联网或以其他方式可由测量设备420经由通信网络访问的计算资源，该通信网络可以是有线或无线网络，或两者的组合。包括云的计算资源可以集中在单个位置，分布在多个位置，或者两者的组合。云计算系统可以根据特定的云系统架构或编程在多个机架、刀片、处理器、核心、控制器、节点或其他计算单元之间划分计算任务。类似地，云计算系统可以将指令和计算信息存储在集中的存储器或存储装置中，或者可以在多个存储装置或存储器组件之间分发这样的信息。云系统可以将指令和计算信息的多个副本存储在冗余存储单元中，例如RAID阵列。
中央处理单元450可以是云计算系统或云连接计算系统的示例。在实施例中，中央处理单元450可以是位于其中提供工业装备(例如，测量设备420)的建筑物内的服务器，或者可以是位于远处的基于云的服务。例如，中央处理单元450可以被配置成实现各种分析技术来识别从测量设备420接收的数据中的模式。各种分析技术还可以涉及(一个或多个)软件功能、算法、指令、应用和参数的执行，这些软件功能、算法、指令、应用和参数存储在与中央处理单元通信耦合的一个或多个存储器源上。在某些实施例中，术语“功能”、“算法”、“指令”、“应用”或“参数”也可以分别指并行和/或串行操作的功能、算法、指令、应用或参数的层次结构。层次可以包括基于树的层次，例如二叉树、具有从每个父节点下降的(一个或多个)子节点的树，或其组合，其中每个节点代表特定的函数、算法、指令、应用或参数。
根据本公开的一些实施例，中央处理单元450可以对应于与诊断计算设备或系统(为了简单起见，以下统称为诊断计算设备)相关联的中央处理单元。在这些实施例中，诊断计算设备可以被配置成处理从测量设备420接收的数据(例如，测量信息、诊断代码等)以识别与测量设备420和/或与包括例如测量设备420的工业系统相关联的其他系统和/或设备相关联的问题。例如，可以使用各种分析技术来识别问题。在诊断计算设备连接到云的实施例中，例如，它可以经由云访问附加的云连接设备或数据库460，以在分析中使用。例如，诊断计算设备可以访问先前从测量设备420接收的历史测量数据、历史事件和/或警报数据、或者在分析从测量设备420接收的当前数据时可能有用的其他数据。例如，从其访问数据的云连接设备或数据库460可以对应于与一个或多个外部数据源相关联的设备或数据库。
在实施例中，通过利用诊断计算设备相对于测量设备420的云连接性和增强的计算资源，可以在适当时对从测量设备420接收的数据以及可以(例如，从上述云连接设备或数据库460)接收的附加数据源执行复杂的分析。该分析可用于动态控制与例如包括测量设备420的工业系统相关联的一个或多个参数、过程、条件或设备(例如，开关)。在实施例中，参数、过程、条件或装备由一个或多个控制设备动态控制。控制设备可以对应于例如测量控制和数据采集系统430中或与之相关联的控制设备。
在控制设备对应于测量控制和数据采集系统430中的控制设备的实施例中，例如，测量控制和数据采集系统430可以响应于在诊断计算设备上执行的数据分析，从诊断计算设备(例如，450)接收一个或多个控制信号。控制信号又可以被测量控制和数据采集系统430中的控制设备用来控制与工业系统相关联的一个或多个参数、过程、条件或设备。
在控制设备对应于与测量控制和数据采集系统430相关联的控制设备的实施例中，控制设备可以被耦合以接收由测量控制和数据采集系统430和/或其他系统和/或设备(例如，诊断计算设备)生成的控制信号。控制信号又可以被控制设备用来控制与工业系统相关联的一个或多个参数、过程、条件或设备。控制设备可以耦合到测量控制和数据采集系统430，以及耦合到例如参数、过程、条件将被控制的系统和/或设备。本领域的普通技术人员应该理解，诸如上述控制设备的控制设备可以采取多种形式。此外，应当理解，各种设备可以实现控制功能。
根据本公开的进一步实施例，对从测量设备420接收的数据执行的分析也可以被(例如，由上面讨论的诊断计算设备)用于生成警报和/或指示与测量设备420和/或与包括测量设备420的工业系统相关联的其他系统和/或设备相关联的问题、状态信息等的其他警示。警报和/或其他警示(可能包含与问题等相关联的详细信息等)可以呈现在例如显示设备上。显示设备可以对应于由例如服务人员或系统监视器使用的计算设备(例如，移动电话、平板电脑等)的显示设备。根据本公开的一些实施例，警报和/或其他警示可以基于多个因素(例如，问题类型、严重性、位置等)被(例如，由诊断计算系统)划分优先顺序并基于优先顺序呈现在显示设备上。应当理解，优先顺序只是组织警报和/或其他警示的许多潜在方式之一。此外，应当理解，上面讨论的示例性实施方式仅仅是示例性实施方式，许多其他附加的和替代的实施方式当然是可能的。
参考图5，示出了根据本公开实施例的利用智能无线适配器410的测量设备420的另一示例配置。如图5所示，在本发明的一个示例实施方式中，智能无线适配器410可以经由一个或多个其他设备470耦合到测量设备420。根据本公开的一些实施例，一个或多个其他设备470可以包括或对应于能够向测量设备420添加不是测量设备420中已经存在的(一个或多个)感测能力的(一个或多个)感测设备。例如，在测量设备420不具有温度感测能力的实施例中，其他设备470可以包括或对应于温度传感器，并且能够向测量设备420添加温度感测能力。此外，在测量设备420具有有限的温度感测能力的实施例中，其他设备470可以为温度感测能力添加增强(例如，允许更精确的温度感测和/或感测附加的或不同的温度参数)。
应当理解，除了温度感测设备之外，其他设备470可以被提供为或包括其他感测设备，例如振动传感器和/或与测量设备420相关联的(一个或多个)应用或过程相关联的任何数量的其他传感器。此外，应当理解，除了感测设备之外，其他设备470可以被提供为或包括其他设备。例如，其他设备470可以被提供为或包括(一个或多个)设备以扩展智能无线适配器410的范围。应当理解，任何数量的其他配置的其他设备470当然是可能的，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。通常，其他设备470可以向测量设备420和/或智能无线适配器410提供扩展的功能。
根据本公开的一些实施例，其他设备470可以可移除地耦合到测量设备420，并且智能无线适配器410可以可移除地耦合到测量设备420，如图5A所示。例如，类似于上面讨论的智能无线适配器实施例，在一个示例实施方式中，可以使用螺纹部件将其他设备470螺纹连接到测量设备420上的对应部分，并且可以使用螺纹部件将智能无线适配器410螺纹连接到其他设备470上的对应部分。此外，在一个示例实施方式中，其他设备470可以经由插座型连接耦合到测量设备420上的对应部分，并且智能无线适配器410可以经由插座型连接螺纹连接到其他设备470上的对应部分。应当理解，有许多其他可能的部件用于将其他设备470耦合到测量设备420，以及用于将智能无线适配器410耦合到测量设备420。根据本公开的一些实施例，用于耦合的部件是基于应用、成本、连接强度、其他设备470、测量设备420和智能无线适配器410彼此快速耦合和去耦合的能力等来选择的。
如以上讨论的各种实施例所示，根据本公开的实施例，智能无线适配器有许多可能的配置和用途。
如上所述，并且如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的实施例可以被配置为系统、方法或其组合。因此，本公开的实施例可以包括含有硬件、软件、固件或其任意组合的各种部件。
应当理解，本文寻求保护的构思、系统、电路和技术不限于在本文描述的示例应用(例如，工业应用)中使用，而是可以在期望自动收集和分析来自设备或装备的数据的基本上任何应用中有用。
已经描述了用于说明作为本专利主题的各种构思、结构和技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员来说，现在将变得显而易见的是，可以使用结合这些构思、结构和技术的其他实施例。此外，这里描述的不同实施例的元件可以被组合以形成上面没有具体阐述的其他实施例。
因此，认为本专利的范围不应限于所描述的实施例，而是应仅由所附权利要求的精神和范围来限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的方法，所述方法包括:
提供气动或模拟测量设备，所述气动或模拟测量设备被配置为测量工业系统中的一个或多个参数，并在所述气动或模拟测量设备的输出处提供指示所测量参数的值或信号；以及
提供智能无线适配器，其能够电耦合和机械耦合到所述气动或模拟测量设备，所述智能无线适配器被耦合以从所述气动或模拟测量设备接收所述值或信号，并且被配置为将指示所述值或信号的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统；
其中指示所述值或信号的所述数据根据所述测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式被转换成数据形式；并且
其中所述优选通信模式从所述测量控制和数据采集系统通信到所述智能无线适配器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器能够可移除地耦合到所述气动或模拟测量设备或从所述气动或模拟测量设备移除。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器能够使用螺纹部件可移除地耦合到所述气动或模拟测量设备或从所述气动或模拟测量设备可移除地耦合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器被接纳在形成于所述气动或模拟测量设备中的插座或开口中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述优选通信模式包括多个优选通信模式。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述智能无线适配器选择所述多个优选通信模式中的一个或多个，并且指示所述值或信号的所述数据基于所选择的通信模式被转换成所述数据形式。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述优选通信模式由所述智能无线适配器获知。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述优选通信模式基于在所述智能无线适配器与所述测量控制和数据采集系统之间发生的一系列测试通信来获知。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：基于针对与来自可能的通信模式库的可能的通信模式相关的信息、在所述一系列测试通信期间收集的数据的评估来识别优选通信模式。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据形式进一步选自所述智能无线适配器能够生成和传输的多种数据形式。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多种数据形式包括适于使用蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、WirelessHART、RFID和蜂窝无线通信协议中的一个或多个进行传输的数据形式。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括:
以第一数据形式从所述智能无线适配器上的所述测量控制和数据采集系统接收信号/数据，以及
以第二数据形式向所述气动或模拟测量设备提供指示所接收的信号/数据的数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一数据形式是适于由所述智能无线适配器解释的形式，并且所述第二数据形式是适于由所述气动或模拟测量设备解释的形式。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一数据形式和所述第二数据形式是不同的数据形式。
15.根据权利要求12所述的方法，其中从所述测量控制和数据采集系统接收的所述信号/数据用于控制所述气动或模拟测量设备的一个或多个方面和/或控制与所述气动或模拟测量设备相关联的系统或设备的一个或多个方面。
16.一种智能无线适配器，用于在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信，所述智能无线适配器包括：
至少一个处理器；
耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器设备，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备被配置成：
接收指示由所述气动或模拟测量设备测量的一个或多个参数的值或信号；以及
将指示所述值或信号的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统；
其中指示所述值或信号的所述数据根据所述测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式被转换成数据形式；并且
其中所述优选通信模式从所述测量控制和数据采集系统通信到所述智能无线适配器。
17.根据权利要求16所述的智能无线适配器，其中所述智能无线适配器包括能够被接收到所述气动或模拟测量设备的对应部分上的螺纹部分。
18.根据权利要求16所述的智能无线适配器，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备还被配置为：
在将指示所述值或信号的所述数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统之前，将指示所测量参数的所述值或信号转换成适于传输到所述测量控制和数据采集系统并由所述测量控制和数据采集系统接收的数据形式。
19.根据权利要求18所述的智能无线适配器，其中适于传输到所述测量控制和数据采集系统并由所述测量控制和数据采集系统接收的所述数据形式是根据所述测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式的数据形式。
20.根据权利要求18所述的智能无线适配器，其中所述数据形式选自所述智能无线适配器能够生成和传输的多种数据形式。
21.根据权利要求20所述的智能无线适配器，其中所述多种数据形式包括适于使用蓝牙、Zigbee、LoRaWA、WiFi、WirelessHART、RFID和蜂窝无线通信协议中的一个或多个进行传输的数据形式。
22.根据权利要求16所述的智能无线适配器，还包括：
一个或多个感测设备，被配置为感测与所述工业系统相关联的一个或多个参数，其中所述智能无线适配器被配置为将指示感测到的参数的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统。
23.一种智能无线适配器，用于在工业系统中的数字智能测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信，所述智能无线适配器包括：
至少一个处理器；
耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器设备，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备被配置成：
接收至少一个模拟信号，所述至少一个模拟信号指示与由所述数字智能测量设备测量的一个或多个参数相关联的一个或多个值；
接收指示由所述数字智能测量设备捕获的诊断信息的至少一个数字信号；
处理所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号以生成指示所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号的一个或多个信号，所述一个或多个信号指示以适于传输到所述测量控制和数据采集系统的形式提供的所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号；以及
无线传输指示所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号的所述一个或多个信号；
其中一个或多个优选通信模式从所述测量控制和数据采集系统通信到所述智能无线适配器。
24.根据权利要求23所述的智能无线适配器，其中所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号叠加在相同的回线上，所述回线耦合到所述智能无线适配器的至少一个输入。

Claims (26)

1.一种在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信的方法，所述方法包括:
提供气动或模拟测量设备，所述气动或模拟测量设备被配置为测量工业系统中的一个或多个参数，并在所述气动或模拟测量设备的输出处提供指示所测量参数的值或信号；以及
提供智能无线适配器，其能够电耦合和机械耦合到所述气动或模拟测量设备，所述智能无线适配器被耦合以从所述气动或模拟测量设备接收所述值或信号，并且被配置为将指示所述值或信号的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器能够可移除地耦合到所述气动或模拟测量设备或从所述气动或模拟测量设备移除。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器能够使用螺纹部件可移除地耦合到所述气动或模拟测量设备或从所述气动或模拟测量设备可移除地耦合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述智能无线适配器被接纳在形成于所述气动或模拟测量设备中的插座或开口中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中指示所述值或信号的所述数据根据所述测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式被转换成数据形式。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述优选通信模式从所述测量控制和数据采集系统通信到所述智能无线适配器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述优选通信模式包括多个优选通信模式。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述智能无线适配器选择所述多个优选通信模式中的一个或多个，并且指示所述值或信号的所述数据基于所选择的通信模式被转换成所述数据形式。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述优选通信模式由所述智能无线适配器获知。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述优选通信模式基于在所述智能无线适配器与所述测量控制和数据采集系统之间发生的一系列测试通信来获知。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：基于针对与来自可能的通信模式库的可能的通信模式相关的信息、在所述一系列测试通信期间收集的数据的评估来识别优选通信模式。
12.根据权利要求5所述的方法，其中所述数据形式进一步选自所述智能无线适配器能够生成和传输的多种数据形式。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多种数据形式包括适于使用蓝牙、Zigbee、LoRaWAN、WiFi、WirelessHART、RFID和蜂窝无线通信协议中的一个或多个进行传输的数据形式。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括:
以第一数据形式从所述智能无线适配器上的所述测量控制和数据采集系统接收信号/数据，以及
以第二数据形式向所述气动或模拟测量设备提供指示所接收的信号/数据的数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一数据形式是适于由所述智能无线适配器解释的形式，并且所述第二数据形式是适于由所述气动或模拟测量设备解释的形式。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一数据形式和所述第二数据形式是不同的数据形式。
17.根据权利要求14所述的方法，其中从所述测量控制和数据采集系统接收的所述信号/数据用于控制所述气动或模拟测量设备的一个或多个方面和/或控制与所述气动或模拟测量设备相关联的系统或设备的一个或多个方面。
18.一种智能无线适配器，用于在工业系统中的气动或模拟测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信，所述智能无线适配器包括：
至少一个处理器；
耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器设备，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备被配置成：
接收指示由所述气动或模拟测量设备测量的一个或多个参数的值或信号；以及
将指示所述值或信号的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统。
19.根据权利要求18所述的智能无线适配器，其中所述智能无线适配器包括能够被接收到所述气动或模拟测量设备的对应部分上的螺纹部分。
20.根据权利要求18所述的智能无线适配器，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备还被配置为：
在将指示所述值或信号的所述数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统之前，将指示所测量参数的所述值或信号转换成适于传输到所述测量控制和数据采集系统并由所述测量控制和数据采集系统接收的数据形式。
21.根据权利要求20所述的智能无线适配器，其中适于传输到所述测量控制和数据采集系统并由所述测量控制和数据采集系统接收的所述数据形式是根据所述测量控制和数据采集系统的一个或多个优选通信模式的数据形式。
22.根据权利要求20所述的智能无线适配器，其中所述数据形式选自所述智能无线适配器能够生成和传输的多种数据形式。
23.根据权利要求22所述的智能无线适配器，其中所述多种数据形式包括适于使用蓝牙、Zigbee、LoRaWA、WiFi、WirelessHART、RFID和蜂窝无线通信协议中的一个或多个进行传输的数据形式。
24.根据权利要求18所述的智能无线适配器，还包括：
一个或多个感测设备，被配置为感测与所述工业系统相关联的一个或多个参数，其中所述智能无线适配器被配置为将指示感测到的参数的数据无线传输到所述测量控制和数据采集系统。
25.一种智能无线适配器，用于在工业系统中的数字智能测量设备与测量控制和数据采集系统之间建立通信，所述智能无线适配器包括：
至少一个处理器；
耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器设备，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器设备被配置成：
接收至少一个模拟信号，所述至少一个模拟信号指示与由所述数字智能测量设备测量的一个或多个参数相关联的一个或多个值；
接收指示由所述数字智能测量设备捕获的诊断信息的至少一个数字信号；
处理所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号以生成指示所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号的一个或多个信号，所述一个或多个信号指示以适于传输到所述测量控制和数据采集系统的形式提供的所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号；以及
无线传输指示所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号的所述一个或多个信号。
26.根据权利要求25所述的智能无线适配器，其中所述至少一个模拟信号和所述至少一个数字信号叠加在相同的回线上，所述回线耦合到所述智能无线适配器的至少一个输入。
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