CN204374696U - 北斗远程测控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种北斗远程测控终端，属于实时监测设备领域，包括：用于数据采集的采集单元，用于对采集的数据进行处理的中央处理单元以及与所述中央处理单元分别连接的用于与北斗卫星进行通讯的北斗通讯单元、通讯协议控制单元。本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端由于采用了北斗通讯单元，能够应用于无通讯环境的偏远地区，对现场仪器仪表进行数据的采集及数据远传，实现对现场仪器仪表的实时检测。

Description

北斗远程测控终端

技术领域

本实用新型涉及实时监测设备领域，具体而言，涉及北斗远程测控终端。

背景技术

在油田开采生产过程中，监测原油开采是非常关键的。原油开采一般使用的是抽油机，抽油机的工作环境一般比较恶劣，会随机的、不确定地发生各种各样的故障。任何一种故障都会对抽油机产生严重的影响，轻则不出油，重则会造成设备损坏。实时监测是抽油机井日常管理的一项重要内容，在一定程度上反映出现场抽油机井的工作现况，通过监测到的数据，分析抽油机各种工作参数，进而采取相应措施，提高或恢复抽油机井的生产能力。

发明人在研究中发现，由于抽油机的工作环境一般比较恶劣，并且处于难以铺设基站或通讯环境架设成本很高的偏远地区，现有的抽油机实时监测设备在无通讯环境下的偏远地区难以对现场仪器仪表进行实时检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供北斗远程测控终端，以改善上述的问题。

第一方面，本实用新型提供的北斗远程测控终端，包括：用于数据采集的采集单元，用于对采集的数据进行处理的中央处理单元以及与所述中央处理单元分别连接的用于与北斗卫星进行通讯的北斗通讯单元、通讯协议控制单元。

结合第一方面，本实用新型实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述中央处理单元包括主处理器和协同处理器；

所述北斗通讯单元和所述通讯协议控制单元分别与所述主处理器连接，所述采集单元与所述协同处理器连接。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述采集单元包括模拟量采集电路、开关量输入/输出电路以及脉冲量输入/输出电路，所述协同处理器分别与所述模拟量采集电路、所述开关量输入/输出电路以及所述脉冲量输入/输出电路连接。

结合第一方面的第二种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述模拟量采集电路包括电子开关芯片和模数转换器，所述电子开关芯片和所述模数转换器分别与所述协同处理器连接。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述通讯协议控制单元包括与所述主处理器连接的接口，所述接口包括以太网接口、RS485接口以及RS232接口中的至少一个。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述中央处理单元设置有编程接口，所述主处理器通过所述编程接口与外部的可编程逻辑控制器连接。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述中央处理单元设置有人机接口，所述主处理器与所述人机接口连接。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述主处理器和所述协同处理器均采用的是ARM内核的微处理器。

结合第一方面，本实用新型实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，所述北斗通讯单元采用的是BG-DB-2416CX北斗通讯芯片。

结合第一方面，本实用新型实施例还提供了第一方面的第九种可能实施方式，其中，所述北斗远程测控终端还设置有带有时钟芯片的硬件时间电路，所述硬件时间电路与所述中央处理单元连接。

本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端通过采集单元进行数据采集，数据传输至中央处理单元，中央处理单元对采集的数据进行处理，然后北斗通讯单元与北斗卫星进行通讯，通讯协议控制单元为北斗通讯单元提供通讯协议。本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端由于采用了北斗通讯单元，能够应用于难以铺设基站或通讯环境架设成本很高的偏远地区，对现场仪器仪表进行数据的采集及数据远传，实现对现场仪器仪表的实时检测。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型一个实施例提供的北斗远程测控终端的结构框图；

图2为本实用新型另一个实施例提供的北斗远程测控终端的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端的模拟量采集电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在油田开采生产过程中，监测原油开采是非常关键的。原油开采一般使用的是抽油机，抽油机的工作环境一般比较恶劣，会随机的、不确定地发生各种各样的故障。任何一种故障都会对抽油机产生严重的影响，轻则不出油，重则会造成设备损坏。实时监测是抽油机井日常管理的一项重要内容，在一定程度上反映出现场抽油机井的工作现况，通过监测到的数据，分析抽油机各种工作参数，进而采取相应措施，提高或恢复抽油机井的生产能力。

发明人在研究中发现，由于抽油机的工作环境一般比较恶劣，并且处于难以铺设基站或通讯环境架设成本很高的偏远地区，现有的抽油机实时监测设备在无通讯环境下的偏远地区难以对现场仪器仪表进行实时检测。

本实用新型实施例提供了一种北斗远程测控终端，应用于没有或无法架设物理和无线网络通讯环境下，现场二次仪表数据的采集及数据远传，例如，对原油开采的抽油机进行远程实时监控，针对油田区域广、井群分散的特点，采用北斗通讯技术，能够在北斗系统所覆盖的地域范围对监测设备的运行数据进行采集和远传，对于石油安全生产管理有着重要意义。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端，包括：用于数据采集的采集单元101，用于对采集的数据进行处理的中央处理单元102以及与中央处理单元102分别连接的用于与北斗卫星进行通讯的北斗通讯单元103、通讯协议控制单元104。当然，该北斗远程测控终端还包括电源管理单元。主处理器105和协同处理器106均采用的是ARM内核的微处理器。

本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端使用北斗通讯单元103的短报文进行数据远传，北斗通讯是基于北斗短报文的CAPE-I通讯协议格式。北斗短报文最大传输速率为480Byte/m。

本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端通过采集单元101进行数据采集，数据传输至中央处理单元102，中央处理单元102对采集的数据进行处理，然后北斗通讯单元103与北斗卫星进行通讯，通讯协议控制单元104为北斗通讯单元103提供通讯协议。本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端由于采用了北斗通讯单元103，直接与北斗卫星进行通讯，因此能够应用于难以铺设基站或通讯环境架设成本很高的偏远地区，对现场仪器仪表进行数据的采集及数据远传，实现对现场仪器仪表的实时检测。

请参阅图2，另外，中央处理单元102还可以包括主处理器105和协同处理器106。北斗通讯单元103和通讯协议控制单元104分别与主处理器105连接，采集单元101与协同处理器106连接。主处理器105用于执行程序和实现控制功能，协处理器用于处理采集单元101信号。

请参阅图2和图3，另外，采集单元101可以包括模拟量采集电路107、开关量输入/输出电路108以及脉冲量输入/输出电路109，协同处理器106分别与模拟量采集电路107、开关量输入/输出电路108以及脉冲量输入/输出电路109连接。

通过模拟量采集电路107、开关量输入/输出电路108以及脉冲量输入/输出电路109，可采集各种类型信号，可配置模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入五种类型的信号通道。

请参阅图3，另外，模拟量采集电路107还可以包括电子开关芯片和模数转换器，电子开关芯片和模数转换器分别与协同处理器106连接。具体的实现过程如下：首先通过ARM内核的微处理器的PIO口线启动数控开关选通相应的采样通道，再通过AD芯片来进行A/D转换，转换后将数据读入SPI_RDR寄存器，然后进行相应的存储处理。

本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端的数据采集主要包括：对压力、流量、液位、温度等各种非电量的采集，转换为4～20mA，IV～5V和热电偶的豪伏信号等标准信号模拟量的采集。另外，主处理器105上可以连接有RS485接口111，可外接具有数字接口RS485的仪器仪表。可实现设备的运行状态等开关量信号的采集和开关量信号采集和具有数字接口RS485(Modbus等协议)的仪器仪表的数字信号采集。应该注意的是，本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端具有多个RS485接口111和RS232接口112，可用于连接二次仪表，可作为通讯协议的接口，还可以作为编程接口。

另外，本实用新型提供的北斗远程测控终端还设置有带有时钟芯片的硬件时间电路，硬件时间电路与中央处理单元102连接。其分辨率10ms，典型精度每小时误差小于20ms，保证准确的定时控制。

FLASH非易失数据存储器用来存放远程测控终端(RemoteTerminal Unit；RTU)的工作参数、实时测量数据、实时状态和故障信息，可以保证系统在断电或通信中断的情况下信息不丢失，并在电源恢复正常后能继续正常工作。

另外，本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端采用支持多任务的Linux嵌入式操作系统，RTU的软件系统实现是在嵌入式Linux操作系统下完成的。Linux嵌入式系统支持软硬件裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有要求的专用计算机系统。Linux拥有广泛的硬件支持，内效稳定，开发源码，软件丰富等优点，使得其在嵌入式系统中应用十分合适。

另外，通讯协议控制单元104包括与主处理器105连接的接口，接口包括以太网接口110、RS485接口111以及RS232接口112中的至少一个。使通讯协议控制单元104能够为北斗通讯单元103提供通讯协议。作为优选，本实施例中，以太网接口110、RS485接口111以及RS232接口112是都设置有的，实现多种通信模式。

另外，中央处理单元102还可以设置有编程接口113，例如，多个可编程RS232/RS485串口，主处理器105通过编程接口113与外部的可编程逻辑控制器连接。通过设置编程接口113，可外接可编程逻辑控制器，使用方便，编程简单，可采用梯形图、逻辑图或C/C++高级语言等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易，可在线修改程序。

另外，中央处理单元102还可以设置有人机接口114，主处理器105与人机接口114连接。可以实现RTU工作参数、测量数据、状态信息等在线修改与查询，通过现场人机画面方便用户对现场仪器仪表进行实时检测。

另外，北斗通讯单元103采用的是BG-DB-2416CX北斗通讯芯片，可实现无通讯环境下和远程主机通讯的能力。具体的实现过程如下：ARM内核的微处理器根据预设程序，生成CAPE-I短报文数据包，在通过总线传输到UART传输器，北斗芯片将LVTTL输入码流首先转成差分模拟信号，使用混频器将基带信号直接调制到双带射频RF信号，之后采用射频衰减器(ATT)调整射频信号，然后通过预功放电路用以驱动外置功放PA完成发射功能。

另外，本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端采用壳体结构，可采用螺钉固定或者导轨固定的安装方式，其面板上设置有开光量输出/输入指示灯、运行状态指示灯和通信指示灯等。

本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端具有以下优点：

1.采用了一体化的设计，装置集成I/O采集、可编程逻辑控制器及北斗信号传输为一体，结构紧凑、重量轻、安装十分方便，能够适应恶劣的室外环境。

2.具有精度高、响应速度快、体积小、易安装、实时在线，抗干扰性强等优点，用户可以轻松构建一个低成本、低维护的现场自动控制系统。

3.通过设置编程接口，使用方便，编程简单，采用梯形图、逻辑图或C/C++高级语言等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易，可在线修改程序。

4.使用北斗系统的北斗短报文进行现场设备实时状态的监测，可解决无通讯信号覆盖地区现场设备的监测。

总之，本实用新型实施例提供的北斗远程测控终端是一种可组态、可采集多种类型信号、多种通信方式、配置灵活、可扩展性强的新型远程测控终端，可以广泛应用在工农业各行业，可以满足不同用户的需求。

可以理解的是，本实用新型可集成于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本实用新型可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本实用新型，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种北斗远程测控终端，其特征在于，包括：用于数据采集的采集单元，用于对采集的数据进行处理的中央处理单元以及与所述中央处理单元分别连接的用于与北斗卫星进行通讯的北斗通讯单元、通讯协议控制单元。

2.根据权利要求1所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述中央处理单元包括主处理器和协同处理器；

所述北斗通讯单元和所述通讯协议控制单元分别与所述主处理器连接，所述采集单元与所述协同处理器连接。

3.根据权利要求2所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述采集单元包括模拟量采集电路、开关量输入/输出电路以及脉冲量输入/输出电路，所述协同处理器分别与所述模拟量采集电路、所述开关量输入/输出电路以及所述脉冲量输入/输出电路连接。

4.根据权利要求3所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述模拟量采集电路包括电子开关芯片和模数转换器，所述电子开关芯片和所述模数转换器分别与所述协同处理器连接。

5.根据权利要求2所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述通讯协议控制单元包括与所述主处理器连接的接口，所述接口包括以太网接口、RS485接口以及RS232接口中的至少一个。

6.根据权利要求2所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述中央处理单元设置有编程接口，所述主处理器通过所述编程接口与外部的可编程逻辑控制器连接。

7.根据权利要求2所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述中央处理单元设置有人机接口，所述主处理器与所述人机接口连接。

8.根据权利要求2所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述主处理器和所述协同处理器均采用的是ARM内核的微处理器。

9.根据权利要求1所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述北斗通讯单元采用的是BG-DB-2416CX北斗通讯芯片。

10.根据权利要求1所述的北斗远程测控终端，其特征在于，所述北斗远程测控终端还设置有带有时钟芯片的硬件时间电路，所述硬件时间电路与所述中央处理单元连接。