CN117335579B - 橇装电控一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橇装电控一体化装置，属于电控设备技术领域。橇装电控一体化装置包括设备构架模块、用户界面模块、电源管理模块、数据处理模块和网络通信模块。用户界面模块、电源管理模块、数据处理模块和网络通信模块按照预设位置安装在设备构架模块上，通过母线桥和电缆实现各个模块之间的电器连接并集成为整体橇块。通过模块化设计，可以根据需要选择和配置设备，使设备安装和维护工作变得更加简单，降低了操作难度和成本。同时提高数据处理的效率以及设备的高效运行和稳定性。解决了现有技术中设备安装和维护复杂，成本高，系统稳定性差，数据处理效率低，设备灵活性差等问题。

Description

橇装电控一体化装置
技术领域
本发明属于电控设备技术领域，特别涉及橇装电控一体化装置。
背景技术
随着石油化工行业的快速发展，油气场站的规模和数量不断增加，为了提高油气场站的管理水平和运行效率，降低生产成本，实现节能减排，越来越多的企业开始关注信息化建设。现有的橇装电控一体化装置通常采用各种设备分开安装和运行的方式，然后通过有线或无线网络进行连接，实现数据的采集和传输，这种方案具有以下缺点：
1、设备安装和维护复杂：各种设备需要分别进行安装和维护，这不仅增加了工作量，也增加了操作的复杂性，需要专业的技术人员进行操作。
2、系统稳定性差：由于各个设备均是分开进行的，因此如果其中一个设备出现故障，可能会影响整个系统的稳定性。
3、数据处理效率低：由于数据需要在各个设备之间传输，因此数据处理的效率比较低。
4、设备灵活性差：由于设备是独立进行的，因此无法根据需要灵活配置，无法满足不同的工作需求。
发明内容
本发明提供橇装电控一体化装置，用于解决现有的橇装电控一体化装置设备安装和维护复杂、系统稳定性差、数据处理效率低和设备灵活性差的技术问题。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：橇装电控一体化装置包括设备构架模块、用户界面模块、电源管理模块、数据处理模块和网络通信模块。
所述用户界面模块、所述电源管理模块、所述数据处理模块和所述网络通信模块按照预设位置安装在所述设备构架模块上，通过母线桥和电缆实现各个模块之间的电器连接并集成为整体橇块。
所述用户界面模块用于输出通讯信号并展示所述设备构架模块内部的各模块的内容。
所述电源管理模块用于向所述用户界面模块、所述数据处理模块和所述网络通信模块提供能源支持。
所述数据处理模块用于采集或接收各个设备的电信号、图像信号将其数据进行集中处理，并输送至其他设备进行运算或输送至所述用户界面模块上进行显示。
所述网络通信模块用于接收各个设备的电信号，以实现设备的联网和数据传输。
可选地，设备内的温度超过预设的第一温度阈值时或湿度超过预设的第一湿度阈值时，所述将信号输送至所述用户界面模块上，并通过所述用户界面模块向所述电源管理模块输送电信号对设备内进行温湿度控制。
可选地，所述数据处理模块包括监测单元和计算单元。所述监测单元和所述计算单元收集的参数输送至所述用户界面模块上进行显示。
可选地，所述网络通信模块包括设备内部通讯和设备外部通讯，所述设备内部通讯将信息汇聚到一起，并通过所述数据处理模块进行采集，所述设备外部通讯包括直接通过电缆和光纤通讯设备与外界通讯或通过无线通信设备与外界通讯。
可选地，所述监测单元上的记录通过所述网络通信模块传输到所述用户界面模块上进行显示或通过外部通讯在远程进行展示、处理。
可选地，所述电源管理模块包括供电电源和备用电源。所述供电电源用于向各个模块提供电信号，所述备用电源用于向所述供电电源提供电信号。
可选地，所述设备构架模块包括控制模块。所述控制模块包括电源模块、CPU模块和通讯模块，并通过电缆电连接。所述电源模块用于将外部的电信号转换为设备所需的电压和电流，以提供电力效应。所述CPU模块用于接收各个设备的数据并控制整个装置的运行。所述通讯模块用于将所述装置内部的数据传输到外部的装置上或接收外部设备的数据和命令。
可选地，所述设备构架模块还包括第一接口模块、AI模块、AO模块和DO模块，所述第一接口模块、所述AI模块、所述AO模块和所述DO模块之间通过电缆电连接。所述第一接口模块用于与其他设备进行数据交换和通讯。所述AI模块用于接收和采集模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。所述AO模块用于接收数字信号，并将其转换为模拟信号，以控制相关设备的运行状态。所述DO模块用于输出数字信号，并控制各种设备和系统。
可选地，所述设备构架模块还包括CPU模块耦合器与信号采集器。所述CPU模块耦合器与所述信号采集器之间通过所述电缆电连接。所述CPU模块耦合器用于传递各个设备的控制指令、传感器数据和执行结果的信息，以实现各个设备之间的协同工作和数据交互。所述信号采集器用于收集各个设备的状态、参数和诊断信息，并将其传输到所述数据处理模块上进行分析和监控。
可选地，所述用户界面模块包括：触摸屏和显示屏。所述监测单元上的记录通过所述网络通信模块传输到所述显示屏上，并通过所述触摸屏将电信号传输至所述电源管理模块上，以对设备进行管理。
由上述技术方案可知，本发明提供的橇装电控一体化装置的有益效果在于：通过设备构架模块、用户界面模块、电源管理模块、数据处理模块和网络通信模块的设计，实现了设备的集成化、模块化、信息化，同时可以根据实际情况，在数据处理模块内安装不同的处理单元，进而实现不同的功能。解决了现有技术中设备安装和维护复杂，成本高，系统稳定性差，数据处理效率低，设备灵活性差等问题，满足了现代油气田的高效、稳定、灵活的工作需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的橇装电控一体化装置的结构示意图；
图2为图1沿箭头A所示方向的平面示意图；
图3为橇装电控一体化装置内部沿图1中箭头A所示方向的结构示意图；
图4为橇装电控一体化装置内部沿图1中箭头B所示方向的结构示意图。
图中：1-设备构架模块；101-底座；102-辅助柜；103-第一安装柜；104-第二安装柜；2-用户界面模块；21-触摸屏；22-显示屏；3-电源管理模块；31-供电电源；32-备用电源；4-数据处理模块；41-监测单元；42-计算单元；5-网络通信模块；51-网络连接单元；6-电缆；7-控制模块；71-电源模块；72-CPU模块；73-通讯模块；8-继电器；91-AI模块；92-AO模块；93-DO模块；94-CPU模块耦合器；95-信号采集器；1001-第一接口模块；1002-第二接口模块。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例
为了解决现有的橇装电控一体化装置设备安装和维护复杂、系统稳定性差、数据处理效率低和设备灵活性差的技术问题，参照图1、图2和图4所示，本实施例提供橇装电控一体化装置包括设备构架模块1、用户界面模块2、电源管理模块3、数据处理模块4和网络通信模块5。
用户界面模块2、电源管理模块3、数据处理模块4和网络通信模块5按照预设位置安装在设备构架模块1上，通过母线桥和电缆6实现各个模块之间的电器连接并集成为整体橇块。用户界面模块2用于输出通讯信号并展示设备构架模块1内部的各模块的内容，用户界面模块2具有设备状态显示、操作指令输入等。用户界面模块的设计使得设备的操作更加便捷，提高了用户体验。电源管理模块3用于向用户界面模块2、数据处理模块4和网络通信模块5提供能源支持，电源管理模块3负责设备的管理和维护，实现设备的高效运行和稳定性。数据处理模块4用于接收各个设备的电信号、图像信号将其数据进行集中处理，并输送至其他设备进行运算或输送至用户界面模块2上进行显示，数据处理模块4可以集中处理数据，大大提高了数据处理的效率。此外，数据处理模块还可以对数据进行分析和挖掘，为决策提供支持。网络通信模块5用于接收各个设备的电信号，以实现设备的联网和数据传输，网络通信模块5实现设备的联网和数据传输。网络通信模块的设计使得设备之间的数据传输变得更加高效，提高了工作效率。设备构架模块1包括底座101、辅助柜102、第一安装柜103和第二安装柜104。辅助柜102安装在底座101上。第一安装柜103安装在底座101上，并靠近辅助柜102设置，用户界面模块2安装在第一安装柜103的外壁上，电源管理模块3、数据处理模块4和网络通信模块5安装在第一安装柜103内。第二安装柜104安装在底座101上，第一安装柜103位于辅助柜102与第二安装柜104之间。第一安装柜103可以为自控柜，自控柜是用于集中控制和监测装置内部各个模块和设备的柜体。它通常包括控制器、开关、指示灯、按钮、仪表等组件。自控柜提供了对装置内部各个模块和设备的手动或自动控制，以实现装置的正常运行和操作，其中可以根据实际情况在数据处理模块4内安装不同的处理单元，以实现不同的功能效果。第二安装柜104可以为SIS柜，SIS柜是用于安全仪表系统的柜体。SIS柜包含了与装置安全相关的仪表、传感器、执行器等设备，并提供了相应的安全逻辑控制和监测功能。SIS柜的作用是保护装置和人员的安全，监测和控制装置中的安全相关过程。自控柜和SIS柜在橇装电控一体装置中扮演着不同的角色。自控柜主要负责对装置内部的各个模块和设备进行控制和监测，以实现装置的正常运行和操作。而SIS柜则专注于安全相关的仪表和控制，保护装置和人员的安全。这两个柜体在装置中通常是分开设置的，各自独立运行和控制。自控柜负责装置的正常运行和控制，而SIS柜则负责装置的安全控制和监测。它们共同构成了橇装电控一体装置的控制和安全系统。第一安装柜103与第二安装柜104内具有线槽，电缆6放置在线槽内。橇装电控一体化装置还可以包括安防单元，安防单元可以包括声光报警、双向对讲、红外对射和柜门的状态等。
本实施例中，设备内的温度超过预设的第一温度阈值时或湿度超过预设的第一湿度阈值时，数据处理模块4将信号输送至用户界面模块2上，并通过用户界面模块2向电源管理模块3输送电信号对设备内进行温湿度控制。
本实施例中，参照图3所示，数据处理模块4包括监测单元41和计算单元42。监测单元41和计算单元42收集的参数输送至用户界面模块2上进行显示。其中监测单元41监测的实时数据包括橇装实时总功率、电池平均温度、电池剩余容量、橇体温湿度及报警信息等。
本实施例中，为了便于网络通信模块5的安装，网络通信模块5包括设备内部通讯和设备外部通讯，设备内部通讯将信息汇聚到一起，并通过数据处理模块4进行采集，设备外部通讯包括直接通过电缆和光纤通讯设备与外界通讯或通过无线通信设备与外界通讯。为了便于监测单元41观察设备构架模块1内部的状态，通过网络通信模块5将监测单元41和计算单元42收集的参数输送至用户界面模块2上进行显示。其中监测单元41用于检测声光报警、双向对讲、红外对射和柜门的状态等。网络通信模块5可以包括网络连接单元51。网络连接单元51可以为WII-LINK单元，WII-LINK是一种用于无线数据传输和通讯的技术。它可以通过无线信号传输数据，实现装置内部各个模块之间的数据交换和通讯。WII-LINK可以提供可靠的数据传输和较高的传输速率，适用于橇装电控一体装置中的数据传输需求。其中可以根据实际的使用情况选择不同的处理单元配合使用，以实现不同的功能。
本实施例中，参照图3所示，电源管理模块3包括供电电源31和备用电源32。供电电源31用于向各个模块提供电信号，备用电源32用于向供电电源31提供电信号。供电电源31为可以为开关电源。备用电源32为两组锂电池组。
本实施例中，参照图3所示，设备构架模块1包括控制模块7。控制模块7包括电源模块71、CPU模块72和通讯模块73，并通过电缆6电连接。电源模块71用于将外部的电信号转换为设备所需的电压和电流，以提供电力效应。CPU模块72用于接收各个设备的数据并控制整个装置的运行。通讯模块73用于将装置内部的数据传输到外部的装置上或接收外部设备的数据和命令。电源模块71是负责为整个装置提供电力供应的模块。它通常包括电源管理电路、电源输入接口和电源输出接口等。电源模块71的作用是将外部电源的电能转换为装置所需的适当电压和电流，并提供稳定的电力供应。CPU模块72是装置的核心部件，负责处理和控制整个装置的运行。它通常包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、时钟等关键组件。CPU模块72的作用是执行各种算法、逻辑和控制任务，处理来自各个模块的数据，并控制装置的运行状态。通讯模块73是用于实现装置与外部设备或系统之间的数据交换和通讯的模块。它可以包括各种通讯接口，如以太网口、无线通讯模块、串口等。通讯模块73的作用是将装置内部的数据传输到外部设备或系统，或接收来自外部的命令和数据，并与外部设备或系统进行数据交换和通讯。这三个模块在橇装电控一体装置中相互协作，共同实现装置的电力供应、数据处理和通讯功能。电源模块71为装置提供稳定的电力供应，CPU模块72负责处理和控制装置的运行，通讯模块73实现装置与外部设备或系统之间的数据交换和通讯。它们共同构成了装置的核心功能模块。参照图3所示，设备构架模块1还包括第一接口模块1001、AI模块91、AO模块92和DO模块93，第一接口模块1001、AI模块91、AO模块92和DO模块93之间通过电缆6电连接。第一接口模块1001用于与其他设备进行数据交换和通讯。AI模块91用于接收和采集模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。AO模块92用于接收数字信号，并将其转换为模拟信号，以控制相关设备的运行状态。DO模块93用于输出数字信号，并控制油田作业中的各种设备和系统。第一接口模块1001可以包括各种类型的接口，如串口、以太网口、CAN总线接口等。这些接口模块允许装置与其他设备、传感器、执行器、监控系统等进行数据交换和通讯。接口模块的功能主要包括数据转换、协议转换、信号隔离、数据传输等。它可以将不同类型的信号转换为装置可识别和处理的格式，实现与外部设备的数据交换。同时，接口模块也可以提供信号隔离功能，以保护装置和外部设备之间的电气隔离。在橇装电控一体装置中，接口模块扮演着重要的角色，它使得装置能够与各种外部设备和系统进行连接和通讯，实现数据的采集、控制和监测。接口模块的设计和选择需要考虑装置所需的接口类型、数据传输速率、协议兼容性等因素，以确保装置与外部设备的良好兼容性和稳定性。AI模块91用于接收和采集模拟信号，如温度、压力、流量等传感器的信号。AI模块91将这些模拟信号转换为数字信号，供电控系统使用。AO模块92用于输出模拟信号，如控制阀门的位置、驱动电机的转速等。AO模块92接收数字信号，并将其转换为模拟信号，以控制相关设备的运行状态。DO模块93用于输出数字信号，如开关信号、报警信号等。这些模块在橇装电控一体装置中协同工作，实现对油田作业过程的监测、控制和调节。AI模块91负责采集环境参数，AO模块92负责输出控制信号，DO模块93负责输出开关信号，三者共同构成了装置的电控系统，实现了对油田作业的自动化控制和管理。参照图3所示，设备构架模块1还包括CPU模块耦合器94与信号采集器95。CPU模块耦合器94与信号采集器95之间通过电缆6电连接。CPU模块耦合器94用于传递各个设备的控制指令、传感器数据和执行结果的信息，以实现各个设备之间的协同工作和数据交互。信号采集器95用于收集各个设备的状态、参数和诊断信息，并将其传输到数据处理模块4上进行分析和监控。CPU模块耦合器94与信号采集器95以及第二接口模块1002电连接。CPU模块耦合器94的作用是确保CPU模块72和其他模块之间的可靠连接和数据传输。它能够传递控制指令、传感器数据、执行结果等信息，实现各个模块之间的协同工作和数据交互。在橇装电控一体装置中，CPU模块耦合器94的设计和选择需要考虑数据传输速率、可靠性、抗干扰能力等因素，以确保装置的稳定运行和数据交换的准确性。信号采集器95可以为HART采集器，HART采集器将采集到的数据转换成数字信号，并将其传输给上位机或其他数据处理设备进行分析和监控。HART采集器的功能通常包括配置和管理HART设备、读取和写入设备参数、监测设备状态、诊断设备故障等。它可以提供实时的设备数据，并支持远程监控和控制。
本实施例中，参照图2所示，用户界面模块2包括：触摸屏21和显示屏22。监测单元41上的记录通过网络通信模块5传输到显示屏22上，并通过触摸屏21将电信号传输至电源管理模块3上，以对设备进行管理，显示屏22中可以显示电源输入输出的电流、电压及能耗状态。
综上，本发明的橇装电控一体化装置，可以缩减设备规模，缩短建设、投产工期，通过远程控制，可以实现无人值守，提高运行效率，降低地面建设配套设施的建设投资，更关键的是，整套装置可以移动，重复使用，减少重复性建设。其中数据处理模块4可以包括监测单元41和计算单元42，可以根据实际情况选择不同类型的处理单元，以实现不同的功能。通过本发明的橇装电控一体化装置通过设备构架模块1、用户界面模块2、电源管理模块3、数据处理模块4和网络通信模块5的设计，实现了设备的集成化、模块化、信息化。解决了现有技术中设备安装和维护复杂，成本高，系统稳定性差，数据处理效率低，设备灵活性差等问题。通过模块化设计，可以根据需要选择和配置设备，使设备安装和维护工作变得更加简单，降低了操作难度和成本；通过数据处理模块4集中处理来自各设备的数据，大大提高了数据处理的效率；通过电源管理模块3有效管理和维护设备，确保设备的高效运行和稳定性；通过用户界面模块2提供了简单易操作的界面，使得设备的操作更加便捷。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.橇装电控一体化装置，其特征在于，包括：设备构架模块（1）、用户界面模块（2）、电源管理模块（3）、数据处理模块（4）和网络通信模块（5）；
所述用户界面模块（2）、所述电源管理模块（3）、所述数据处理模块（4）和所述网络通信模块（5）按照预设位置安装在所述设备构架模块（1）上，通过母线桥和电缆（6）实现各个模块之间的电器连接并集成为整体橇块；
所述用户界面模块（2）用于输出通讯信号并展示所述设备构架模块（1）内部的各模块的内容；
所述电源管理模块（3）用于向所述用户界面模块（2）、所述数据处理模块（4）和所述网络通信模块（5）提供能源支持；
所述数据处理模块（4）用于采集或接收各个设备的电信号、图像信号将其数据进行集中处理，并输送至其他设备进行运算或输送至所述用户界面模块（2）上进行显示；
所述网络通信模块（5）用于接收各个设备的电信号，以实现设备的联网和数据传输；
所述设备构架模块（1）包括底座（101）、辅助柜（102）、第一安装柜（103）和第二安装柜（104）；
所述辅助柜（102）、所述第一安装柜（103）以及所述第二安装柜（104）均安装在所述底座（101）上，所述第一安装柜（103）靠近所述辅助柜（102）设置，并位于所述辅助柜（102）与所述第二安装柜（104）之间；
所述设备构架模块（1）还包括控制模块（7）；
所述控制模块（7）包括电源模块（71）、CPU模块（72）和通讯模块（73），并通过电缆（6）电连接；
所述电源模块（71）用于将外部的电信号转换为设备所需的电压和电流，以提供电力效应；
所述CPU模块（72）用于接收各个设备的数据并控制整个装置的运行；
所述通讯模块（73）用于将所述装置内部的数据传输到外部的装置上或接收外部设备的数据和命令；
所述设备构架模块（1）还包括第一接口模块（1001）、AI模块（91）、AO模块（92）和DO模块（93），所述第一接口模块（1001）、所述AI模块（91）、所述AO模块（92）和所述DO模块（93）之间通过电缆（6）电连接；
所述第一接口模块（1001）用于与其他设备进行数据交换和通讯；
所述AI模块（91）用于接收和采集模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号；
所述AO模块（92）用于接收数字信号，并将其转换为模拟信号，以控制相关设备的运行状态；
所述DO模块（93）用于输出数字信号，并控制各种设备和系统；
所述设备构架模块（1）还包括：CPU模块耦合器（94）与信号采集器（95），所述CPU模块耦合器（94）与所述信号采集器（95）之间通过所述电缆（6）电连接；
所述CPU模块耦合器（94）用于传递各个设备的控制指令、传感器数据和执行结果的信息，以实现各个设备之间的协同工作和数据交互；
所述信号采集器（95）用于收集各个设备的状态、参数和诊断信息，并将其传输到所述数据处理模块（4）上进行分析和监控。
2.根据权利要求1所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述橇装电控一体化装置内的温度超过预设的第一温度阈值时或湿度超过预设的第一湿度阈值时，所述数据处理模块（4）将信号输送至所述用户界面模块（2）上，并通过所述用户界面模块（2）向所述电源管理模块（3）输送电信号对设备内进行温湿度控制。
3.根据权利要求2所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述数据处理模块（4）包括：监测单元（41）、计算单元（42），所述监测单元（41）和所述计算单元（42）收集的参数输送至所述用户界面模块（2）上进行显示。
4.根据权利要求3所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述网络通信模块（5）包括设备内部通讯和设备外部通讯，所述设备内部通讯将信息汇聚到一起，并通过所述数据处理模块（4）进行采集，所述设备外部通讯包括直接通过电缆和光纤通讯设备与外界通讯或通过无线通信设备与外界通讯。
5.根据权利要求4所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述监测单元（41）上的记录通过所述网络通信模块（5）传输到所述用户界面模块（2）上进行显示或通过外部通讯在远程进行展示、处理。
6.根据权利要求1所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述电源管理模块（3）包括：供电电源（31）和备用电源（32）；
所述供电电源（31）用于向各个模块提供电信号；
所述备用电源（32）用于向所述供电电源（31）提供电信号。
7.根据权利要求5所述的橇装电控一体化装置，其特征在于，所述用户界面模块（2）包括：触摸屏（21）和显示屏（22）；
所述监测单元（41）上的记录通过所述网络通信模块（5）传输到所述显示屏（22）上，并通过所述触摸屏（21）将电信号传输至所述电源管理模块（3）上，以对设备进行管理。
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