CN115242734A - 海上平台船用无线冗余数据传输系统及控制方法 - Google Patents

海上平台船用无线冗余数据传输系统及控制方法 Download PDF

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张曦
张继彪
王子健
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Abstract

本发明公开了海上平台船用无线冗余数据传输系统，海上平台船体由四个支撑桩支撑，支撑桩支撑到海床，海上平台船体在支撑桩上竖直移动。无线冗余数据传输系统包括：安装在海上平台船的甲板上的服务端控制器以及安装在支撑桩顶部的客户端控制器，服务端控制器和客户端控制器之间通过并列的两条无线链路通信。本发明还公开了无线冗余数据传输系统的控制方法。本发明实现系统稳定通信。

Description

海上平台船用无线冗余数据传输系统及控制方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及海上平台船的无线冗余数据传输系统及控制方法。
背景技术
海上施工平台船通过4个支撑桩的支撑固定平台船在海床建立的施工平台。如图2所示，海上平台船在四个支撑桩上竖直移动，支撑桩支撑到海床。由于海上平台船需要沿着支撑桩垂直运动，直接导致桩顶到海上平台船的甲板的相对距离是变化的，因此在桩顶到甲板之间数据通信采用有线方式(网线或者光纤)比较困难，即使采用有线方式进行数据传输，由于线的长度不能固定，需要缠绕，直接导致数据传输的稳定性下降，不能取保数据稳定的传输。
发明内容
本发明的目的在于提供海上平台船用无线冗余数据传输系统及控制方法，实现系统稳定通信。
实现上述目的的技术方案是：
海上平台船用无线冗余数据传输系统，海上平台船在四个支撑桩上竖直移动，支撑桩支撑到海床，无线冗余数据传输系统包括：安装在海上平台船的甲板上的服务端控制器以及安装在支撑桩顶部的客户端控制器，
服务端控制器和客户端控制器之间通过并列的两条无线链路通信。
优选的，每条无线链路采用了相互独立的两个无线传输设备，该两个无线传输设备分别连接服务端控制器和客户端控制器。
优选的，海上平台船和支撑桩之间通过相互啮合的齿轮和齿条进行连接。
一种基于上述海上平台船用无线冗余数据传输系统的控制方法，包括：
服务端控制器产生标志信号；
客户端控制器通过一条无线链路以预设频率读取标志信号，若能正常读取标志信号并且不失真，表示通信正常；若不能读取标志信号或标志信号失真，切换到另一条无线链路进行通信。
优选的，服务端控制器产生标志信号xa(t)；
客户端控制器以预设频率F来读取标志信号xa(t)，根据公式：
Figure BDA0003734941580000021
还原xs(t)，
其中，xs(t)为客户端控制器接收到信号；δ(t-nT)为冲激函数，对xa(t)信号进行取样；T为采样周期，
Figure BDA0003734941580000022
如果xa(t)、xs(t)信号吻合，证明目前通信正常，如果xa(t)、xs(t)信号不吻合说明数据无线传输有故障，需要自动切换到另一条无线链路。
优选的，预设频率F＝jFα>2Fa；
其中，
Figure BDA0003734941580000023
为xa(t)信号最高频率；Ta为xa(t)信号周期。
优选的，服务端控制器产生的标志信号xa(t)为方波。
优选的，预设频率F＝(3～4)Fa。
优选的，Ta＝T0+T1；T0、T1分别为两个定时器的设定时间；
判断xa(t)、xs(t)信号是否吻合并相应操作，包括：
步骤S1，赋值采样周期T＝(T0+T1)/j，设置客户端访问服务器端通信超时时间为T；设置程序启动标志s，s＝1表示启动通信程序，s＝0表示结束通信程序；初始赋值无线链路选择y＝1，y＝1表示选择一号无线链路，y＝0表示选择二号无线链路；
步骤S2，采样定时器工作，客户端控制器读取标志信号xa(t)，若读取成功则重复步骤S2，并同时执行步骤S5；若读取失败，则执行步骤S3；
步骤S3，判断通信超时时间T是否达到，若没有达到，循环执行步骤S3；若达到，执行步骤S4；
步骤S4，赋值y＝0；
步骤S5，判断y＝0还是y＝1，根据y选择相应无线链路；
步骤S6，判断s＝1还是s＝0，如果s＝0通信结束，如果s＝1，执行步骤S2。
优选的，客户端控制器读取标志信号xa(t)时，判断读取指令的标志位f的值，若为1表示读取成功，若为0表示读取失败。
本发明的有益效果是：本发明采用冗余设计思想，通过设计合理、高效控制算法控制不同通信链路，达到系统稳定通信的目的，解决了海上施工设备不方便铺设有线(网线/光纤)进行通信的问题。
附图说明
图1是本发明的无线冗余数据传输系统的示意图；
图2是本发明中海上平台船的示意图；
图3是本发明中服务端控制器产生标志信号的流程图；
图4是本发明中信号时序图；
图5是本发明中判断信号是否吻合并相应操作的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的海上平台船用无线冗余数据传输系统，海上平台船在四个支撑桩上竖直移动，支撑桩支撑到海床，海上平台船和支撑桩之间通过相互啮合的齿轮和齿条进行连接。通过齿轮的旋转带动海上平台船沿着支撑桩上下移动，服务端控制端1也会随着海上平台船沿着支撑桩上下移动。
无线冗余数据传输系统包括：安装在海上平台船的甲板上的服务端控制器1以及安装在支撑桩顶部的客户端控制器2。
服务端控制器1和客户端控制器2之间通过并列的两条无线链路通信。分为一号无线链路和二号无线链路，是两套独立的无线通信链路。
每条无线链路采用了相互独立的两个无线传输设备3，该两个无线传输设备3分别连接服务端控制器1和客户端控制器2。无线传输设备3具有双向(收发)数据收发功能。从而组成了完整的、对称的、全双工、冗余的无线通信系统。
请参阅3、5，本发明的海上平台船用无线冗余数据传输系统的控制方法，包括下列步骤：
一、服务端控制器1产生标志信号xa(t)；
程序运行时，首先对T0、T1赋值，T0、T1分别为两个定时器的设定时间。计算得出xa(t)信号最高频率
Figure BDA0003734941580000031
Ta＝T0+T1；Ta为xa(t)信号周期。
步骤S11和S12通过T0和T1互为条件，并行执行。T0、T1定时器的特性具有通信延时、断电复位，时序逻辑图如图4所示。
步骤S11，程序一直循环判断运行启动信号I0，当I0＝1时,T0定时器处于复位状态，由于T0和T1形成互锁，T0定时器工作条件:
Figure BDA0003734941580000041
当条件满足时，定时器开始工作。
步骤S12，S2步骤和S2步骤是并行执行，只有当T0＝1时，并T0定时器工作条件满足时，T1定时器开始工作，并延时时间到，由于与T0定时器形成互锁关系，复位T0定时器，并形成循环，通过时序图和逻辑控制图得xa(t)为方波
xa(t)＝T0
接下来两个并行分支S11和S12,S11和S12通过T0与T1互为条件，并行执行。
二、客户端控制器2通过一条无线链路以预设频率读取标志信号，若能正常读取标志信号并且不失真，表示通信正常；若不能读取标志信号或标志信号失真，切换到另一条无线链路进行通信。客户端控制器2以预设频率F来读取标志信号xa(t)，根据公式：
Figure BDA0003734941580000042
还原xs(t)，
其中，xs(t)为客户端控制器2接收到信号；δ(t-nT)为冲激函数，对xa(t)信号进行取样；T为采样周期，
Figure BDA0003734941580000043
预设频率F＝jFa>2Fa；其中，
Figure BDA0003734941580000044
为xa(t)信号最高频率；Ta为xa(t)信号周期。
如果xa(t)、xs(t)信号吻合，证明目前通信正常，如果xa(t)、xs(t)信号不吻合说明数据无线传输有故障，需要自动切换到另一条无线链路。
由于δ(t-nT)仅在t-nT是不为零，故
Figure BDA0003734941580000045
根据采样定理，F>2Fa时就可以不失真的还原原始信号，一般取值F>(3～4)Fa,本实施例中，F＝3Fa，因此将j＝3对采样周期进行设置。
Figure BDA0003734941580000046
当设置参数改变T0和T1的值一定时，xa(t)信号最高频率Fa已确定下来了，时序图中的I0为振荡器起振信号，只有I0为高电平时振荡电路开始工作。
判断xa(t)、xs(t)信号是否吻合并相应操作，如图5所示，包括下列步骤：
步骤S1，赋值采样周期T＝(T0+T1)/j，设置客户端访问服务器端通信超时时间为T；设置程序启动标志s，s＝1表示启动通信程序，s＝0表示结束通信程序；初始赋值无线链路选择y＝1，y＝1表示选择一号无线链路，y＝0表示选择二号无线链路；
步骤S2，采样定时器工作，客户端控制器2读取标志信号xa(t)，判断读取指令的标志位f的值，若为1表示读取成功，若为0表示读取失败，读取成功则重复步骤S2，并同时执行步骤S5；若读取失败，则执行步骤S3。
步骤S3，此时f＝0(一直没有读取到数据)，判断通信超时时间T是否达到，如果没有到达n＝0，就一直循环执行步骤S3，当采样定时器标志位n＝1时，执行步骤S4。
步骤S4，此时赋值y＝0。
步骤S5，判断y＝0还是y＝1，根据y选择相应无线链路；
步骤S6，判断s＝1还是s＝0，如果s＝0通信结束，如果s＝1，执行步骤S2。
综上，本发明在甲板和桩顶采用无线通信，在甲板位置设置服务端，产生标志信号，在桩顶位置设置客户端，以一定频率来读取服务端产生的标志信号，客户端能正常读取到服务器端标志信号，并不失真，证明桩顶到甲板位置处通信正常，如果不能读取到服务端产生的标志信号证明当前数据链路有问题，系统会自动切换到备用链路，保证系统通讯正常。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (10)

1.海上平台船用无线冗余数据传输系统，海上平台船在四个支撑桩上竖直移动，支撑桩支撑到海床，其特征在于，无线冗余数据传输系统包括：安装在海上平台船的甲板上的服务端控制器以及安装在支撑桩顶部的客户端控制器，
服务端控制器和客户端控制器之间通过并列的两条无线链路通信。
2.根据权利要求1所述的海上平台船用无线冗余数据传输系统，其特征在于，每条无线链路采用了相互独立的两个无线传输设备，该两个无线传输设备分别连接服务端控制器和客户端控制器。
3.根据权利要求1所述的海上平台船用无线冗余数据传输系统，其特征在于，海上平台船和支撑桩之间通过相互啮合的齿轮和齿条进行连接。
4.基于权利要求1所述海上平台船用无线冗余数据传输系统的控制方法，其特征在于，包括：
服务端控制器产生标志信号；
客户端控制器通过一条无线链路以预设频率读取标志信号，若能正常读取标志信号并且不失真，表示通信正常；若不能读取标志信号或标志信号失真，切换到另一条无线链路进行通信。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
服务端控制器产生标志信号xa(t)；
客户端控制器以预设频率F来读取标志信号xa(t)，根据公式：
Figure FDA0003734941570000011
还原xs(t)，
其中，xs(t)为客户端控制器接收到信号；δ(t-nT)为冲激函数，对xa(t)信号进行取样；T为采样周期，
Figure FDA0003734941570000012
如果xa(t)、xs(t)信号吻合，证明目前通信正常，如果xa(t)、xs(t)信号不吻合说明数据无线传输有故障，需要自动切换到另一条无线链路。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，预设频率F＝jFa＞2Fa；
其中，
Figure FDA0003734941570000013
为xa(t)信号最高频率；Ta为xa(t)信号周期。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，服务端控制器产生的标志信号xa(t)为方波。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，预设频率F＝(3～4)Fa。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，Ta＝T0+T1；T0、T1分别为两个定时器的设定时间；
判断xa(t)、xs(t)信号是否吻合并相应操作，包括：
步骤S1，赋值采样周期T＝(T0+T1)/j，设置客户端访问服务器端通信超时时间为T；设置程序启动标志s，s＝1表示启动通信程序，s＝0表示结束通信程序；初始赋值无线链路选择y＝1，y＝1表示选择一号无线链路，y＝0表示选择二号无线链路；
步骤S2，采样定时器工作，客户端控制器读取标志信号xa(t)，若读取成功则重复步骤S2，并同时执行步骤S5；若读取失败，则执行步骤S3；
步骤S3，判断通信超时时间T是否达到，若没有达到，循环执行步骤S3；若达到，执行步骤S4；
步骤S4，赋值y＝0；
步骤S5，判断y＝0还是y＝1，根据y选择相应无线链路；
步骤S6，判断s＝1还是s＝0，如果s＝0通信结束，如果s＝1，执行步骤S2。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，客户端控制器读取标志信号xa(t)时，判断读取指令的标志位f的值，若为1表示读取成功，若为0表示读取失败。
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