CN204462713U - 远程智能控制终端单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种远程智能控制终端单元，包括：处理器模块、电源模块、移动通信模块、数传电台模块、数据存储模块、总线通信模块、输入接口模块、输出接口模块；电源模块、移动通信模块、数传电台模块、数据存储模块、总线通信模块、输入接口模块、输出接口模块分别与处理器模块连接，电源模块为远程智能控制终端单元供电；移动通信模块通过移动信号传输数据；数传电台模块通过无线电台信号传输数据；数据存储模块存储处理器模块采集的数据；输入接口模块从外部检测设备获取检测信号，并将检测信号输出给处理器模块；输出接口模块从处理器模块获取控制信号，并将控制信号输出给外部控制设备；总线通信模块与第三方智能设备通信。

Description

远程智能控制终端单元

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种适用于油气田的远程智能控制终端单元。

背景技术

目前油气田所处环境常常是沟壑纵横、梁峁起伏，工作环境恶劣复杂。为了减少员工野外工作难度，油气田逐步对站点实现无人值守，减少了员工强度，实现了管理的现代化。如油气田井口、集气或集输站、输油输气管网监控系统、供气管网监控系统、供电系统中的各变/配电站等，都需要采用分布式远程监测控制系统进行远距离监视、监测或控制。这些系统主要由位于调度室或监控中心的计算机和位于各监控对象现场的远程终端控制单元(Remote Terminal Unit，简称RTU)组成，远程控制单元负责对现场信号、工业设备的监测和控制，计算机与各远程终端控制单元之间通过数字通信网络连接，系统可以采集现场数据，对监控对象进行远距离实时监视、控制，为正常的生产、管理提供必要的分析数据。

目前，远程终端控制单元主要以数据采集RTU及无线数传电台(radio modem，又称数传电台)为核心，数据采集RTU以微处理器(microprocessor)为基础，以标准的模拟和数字输入、输出信号以及工业生产现场的仪表及控制设备相连，无线数传电台是借助数字信号处理(digital signal processor，简称DSP)技术和软件无线电技术实现的高性能专业数据传输电台，数据采集RTU采集现场信号，RTU与无线数传电台通过通信协议传输数据，将采集到的数据发送到相应的接收电台，完成数据采集及传输任务。

然而，目前的远程终端控制单元，将RTU采集到的数据发送到相应的接收电台，RTU只能通过与无线数传电台完成数据采集及传输数据，而当无线电台无法通信时，如因环境因素山体遮挡无法采用无线电台传输时，RTU无法完成数据采集及传输数据，使得远程终端控制单元数据RTU传输不稳定，通信稳定性难以提升。

实用新型内容

本实用新型提供一种远程智能控制终端单元，使得数据传输更加可靠稳定，提高了通信的稳定性。

本实用新型提供的远程智能控制终端单元，包括：处理器模块、电源模块、移动通信模块、数传电台模块、数据存储模块、总线通信模块、输入接口模块、输出接口模块；

电源模块与处理器模块连接，用于为远程智能控制终端单元供电；

移动通信模块与处理器模块连接，用于通过移动信号向中心控制站传输数据；

数传电台模块与处理器模块连接，用于通过无线电台信号向中心控制站传输数据；

数据存储模块与处理器模块连接，用于存储处理器模块采集的数据；

输入接口模块，用于连接外部检测设备，从外部检测设备获取检测信号，并将检测信号输出给处理器模块；

输出接口模块，用于连接外部控制设备，从处理器模块获取控制信号，并将控制信号输出给外部控制设备；

总线通信模块与处理器模块连接，用于与第三方智能设备的通信；

处理器模块的输入端接有输入接口模块，处理器模块的输出端接有输出接口模块，处理器模块用于采集从输入接口模块输入的数据，将采集的数据放入数据存储模块中存储，通过输出接口电路模块输出控制信号到外部控制设备；

处理器模块将采集的数据通过数传电台模块传输，且在数传电台模块信号不稳定时，将采集的数据通过移动通信模块传输；或者，处理器模块将采集的数据通过移动通信模块传输，且在移动通信模块信号不稳定时，将采集的数据通过数传电台模块传输。

在本实用新型的一实施例中，前述输入接口模块包括数字量输入接口模块和模拟量输入接口模块；

数字量输入接口模块用于连接外部输出数字量的检测设备，从外部输出数字量的检测设备获取数字量信号，并将数字量信号输出给处理器模块；

模拟量输入接口模块用于连接外部输出模拟量的检测设备，从外部输出模拟量的检测设备获取模拟量信号，并将模拟量信号转换成数字量信号后输出给处理器模块。

在本实用新型的一实施例中，前述输出接口模块为数字量输出接口模块。

在本实用新型的一实施例中，前述移动通信模块为通用分组无线服务技术GPRS移动通信模块、第三代移动通信技术3G移动通信模块或第四代通信技术4G移动通信模块。

在本实用新型的一实施例中，前述远程智能控制终端单元还包括时钟模块，时钟模块用于为远程终端控制单元提供时钟信号，使数据采集传输和中心控制站数据实时同步。

在本实用新型的一实施例中，前述总线通信模块包括串行总线标准RS-485总线通信模块。

在本实用新型的一实施例中，前述总线通信模块包括串行物理接口标准RS-232总线通信模块和/或串行外围设备接口SPI总线通信模块，用于增加与第三方智能设备的通信。

在本实用新型的一实施例中，前述处理器模块还用于当采集的数据达到预设阈值时，控制移动通信模块或数传电台模块向中心控制站发送采集的数据；或者当接收到中心控制站发送的请求消息时，再控制移动通信模块或数传电台模块向中心控制站发送采集的数据。

在本实用新型的一实施例中，前述处理器模块还用于检测移动通信模块或数传电台模块通信是否中断，当移动通信模块或数传电台模块通信中断时将数据保存到数据存储模块；

或者，处理器模块还用于将采集的数据在传输前进行加密，拒绝未知地址访问采集的数据。

在本实用新型的一实施例中，前述电源模块、移动通信模块、数传电台模块、数据存储模块、总线通信模块与处理器模块采用两线式串行总线I2C总线连接。

在本实用新型的一实施例中，前述电源模块为太阳能充电电池。

在本实用新型的一实施例中，前述处理器模块为微处理器ARM9或单片机MSP430F149。

在本实用新型的一实施例中，前述时钟模块由芯片PCF8563构成。

本实用新型提供的远程智能控制终端单元，通过电源模块为远程智能控制终端单元供电，处理器模块采集从输入接口模块输入的数据，将采集的数据通过移动通信模块和数传电台模块传输数据，将采集的数据放入数据存储模块中存储，通过总线通信模块与第三方智能设备通信，实现了数据的采集、传输、存储以及与第三方智能设备通信，同时，移动通信模块和数传电台模块的传输方式互为冗余，使得数据传输更加可靠稳定，提高了数据传输的可靠性和稳定性。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图；

图5为本实用新型第五实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图。

附图标记说明：

1：处理器模块；

2：电源模块； 

3：移动通信模块；

4：数传电台模块；

5：数据存储模块；

6：总线通信模块；

61：RS-485总线通信模块；

62：RS-232总线通信模块；

63：SPI总线通信模块；

7：输入接口模块；

71：数字量输入接口模块；

72：模拟量输入接口模块；

8：输出接口模块；

81：数字量输出接口模块；

9：时钟模块。 

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

图1为本实用新型第一实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图。如图1所示，本实施例提供的远程智能控制终端单元，包括：处理器模块1、电源模块2、移动通信模块3、数传电台模块4、数据存储模块5、总线通信模块6、输入接口模块7、输出接口模块8。

电源模块2与处理器模块1连接，用于为远程智能控制终端单元供电。

具体的，电源模块2为太阳能充电电池，利用太阳能充电，能够为远程智能控制终端单元供电，且有助于节约能源。

移动通信模块3与处理器模块1连接，用于通过移动信号向中心控制站传输数据。

具体的，移动通信模块3将处理器模块1采集的数据通过公共互联网传输到网络中的指定网际协议(Internet Protocol，简称IP)地址及端口的计算机中进行处理。移动通信模块3在数传电台4不稳定时，如因环境因素山体 遮挡等，数传电台4无法采用无线电台通信时，移动通信模块4通过公共移动信号传输数据。

可选的，移动通信模块3为通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，简称GPRS)移动通信模块、第三代移动通信技术(The 3rd Generation Telecommunication，简称3G)移动通信模块或第四代通信技术(the 4Generation mobile communication technology，简称4G)移动通信模块。

数传电台模块4与处理器模块1连接，用于通过无线电台信号向中心控制站传输数据。

具体的，数传电台模块4将处理器模块1采集的数据发送到相应的接收电台进行处理。数传电台模块4在移动通信模块3不稳定时，如移动网络信号差等，移动通信模块3无法采用移动信号时，数传电台模块4通过无线电台信号传输数据。

数据存储模块5与处理器模块1连接，用于存储处理器模块1处理的数据。

具体的，数据存储模块5为存储器，确保数据的存储掉电不丢失，增强了存储数据的安全性。

输入接口模块7，用于连接外部检测设备，从外部检测设备获取检测信号，并将检测信号输出给处理器模块1。

可选的，输入接口模块7包括数字量输入接口模块71和模拟量输入接口模块72。数字量输入接口模块71用于连接外部输出数字量的检测设备，从外部输出数字量的检测设备获取数字量信号，并将数字量信号输出给处理器模块1；模拟量输入接口模块72用于连接外部输出模拟量的检测设备，从外部输出模拟量的检测设备获取模拟量信号，并将模拟量信号转换成数字量信号后输出给处理器模块1。

输出接口模块8，用于连接外部控制设备，从处理器模块1获取控制信号，并将控制信号输出给外部控制设备。

具体的，输出接口模块8为数字量输出接口模块81。外部控制设备可以为报警器、阀门、电机等。

总线通信模块6与处理器模块1连接，用于与第三方智能设备的通信。

可选的，总线通信模块6包括串行总线标准(RS-485)总线通信模块61。 RS-485总线通信模块61主要由芯片MAX3485构成。

具体的，总线通信模块6采用相关协议实现与第三方智能设备的通信，处理器模块1通过总线通信模块6实现与第三方智能设备的通信。需要说明的是总线通信模块6与第三方智能设备实现通信采用的具体协议与总线通信模块6的类型有关，举例来说，若总线通信模块6为RS-485总线通信模块61，则总线通信模块6采用串口协议(MODUS RTU)协议实现与第三方智能设备的通信。

处理器模块1的输入端接有输入接口模块7，处理器模块1的输出端接有输出接口模块8，处理器模块1用于采集从输入接口模块7输入的数据，将采集的数据放入数据存储模块5中存储，通过输出接口电路模块8输出控制信号到外部控制设备.

处理器模块1将采集的数据通过数传电台模块4传输，且在数传电台模块4信号不稳定时，将采集的数据通过移动通信模块3传输；或者，处理器模块1将采集的数据通过移动通信模块3传输，且在移动通信模块3信号不稳定时，将采集的数据通过数传电台模块4传输。

具体的，在移动通信模块3和数传电台模块4中任一个模块不稳定无法传输时，处理器模块1立刻切换到另一个模块进行传输，举例来说，若数传电台模块4不稳定无法传输时，处理器模块1切换到移动通信模块3，采用公共移动信号传输；若移动通信模块3不稳定时，处理器模块1切换到数传电台模块4，采用无线电台信号传输。电源模块2、移动通信模块3、数传电台模块4、数据存储模块5、总线通信模块6与处理器模块1采用两线式串行总线(Inter－Integrated Circuit，简称I2C)总线连接。

可选的，处理器模块1还用于当采集的数据达到预设阈值时，控制移动通信模块3或数传电台模块4向中心控制站发送采集的数据；或者当接收到中心控制站发送的请求消息时，再控制移动通信模块3或数传电台模块4向中心控制站发送采集的数据。

可选的，处理器模块1还用于检测移动通信模块3或数传电台模块4通信是否中断，当移动通信模块3或数传电台模块4通信中断时将数据保存到数据存储模块5；

或者，处理器模块1还用于将采集的数据在传输前进行加密，拒绝未知 地址访问采集的数据。

可选的，处理器模块1为微处理器ARM9或单片机MSP430F149。微处理器ARM9是一个32位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型处理器，数据处理速度快且整体功耗大大降低，最小空载功耗可降低至4MA之下(目前普通为200MA)。单片机MSP430F149是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，数据处理速度快且整体功耗大大降低，最小空载功耗可降低至4MA之下(目前普通为200MA)。本实施例中微处理器ARM9或单片机MSP430F149的具体结构和基本原理与现有技术中微处理器ARM9或单片机MSP430F149相同，在此不再赘述。

本实施例提供的远程控制终端单元，通过电源模块2为远程智能控制终端单元供电，处理器模块1采集从输入接口模块7输入的数据，将采集的数据通过移动通信模块3和数传电台模块4传输数据，将采集的数据放入数据存储模块5中存储，通过总线通信模块6与第三方智能设备通信，实现了数据的采集、传输、存储以及与第三方智能设备通信，同时，移动通信模块3和数传电台模块4的传输方式互为冗余，使得数据传输更加可靠稳定，提高了通信的稳定性。

图2为本实用新型第二实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图，图3为本实用新型第三实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图。如图2和图3所示，本实施例提供的远程智能控制终端单元还包括时钟模块7，时钟模块7用于为远程终端控制单元提供时钟信号，使数据采集传输和中心控制站数据实时同步。

具体的，时钟模块7由芯片PCF8563构成，芯片PCF856为宽电源输入时钟芯片，能够为远程终端控制单元提供高精度的可靠时钟。

本实施例提供的远程智能控制终端单元，在上述实施例的基础上，通过设置时钟模块7使得数据采集传输和中心控制站数据实时同步，保证了数据采集实时准确。

图4为本实用新型第四实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图，图5为本实用新型第五实施例提供的远程智能控制终端单元结构示意图。如图4和图5所示，本实施例提供的远程智能控制终端单元，总线通信模块6包括串行物理接口标准(RS-232)总线通信模块62和/或串行外围设备接口 (Serial Peripheral interface，简称SPI)总线通信模块63，用于增加与第三方智能设备的通信。

具体的，RS-232总线通信模块62和SPI总线通信模块63备用以便扩展，RS-232总线通信模块62和SPI总线通信模块63覆盖当今主流的集成电路(integrated circuit，简称IC)硬件厂商的功能开发套件，可以扩展因实际应用中确实需要扩展的采集通道数、视频通道数或远程控制设备的数量等功能。

本实施例提供的远程智能控制终端单元，在上述实施例的基础上，通过设置RS-232总线通信模块62和SPI总线通信模块63扩展总线通信模块6，使得与第三方智能设备通信更加方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种远程智能控制终端单元，其特征在于，包括：处理器模块、电源模块、移动通信模块、数传电台模块、数据存储模块、总线通信模块、输入接口模块、输出接口模块；

所述电源模块与所述处理器模块连接，用于为所述远程智能控制终端单元供电；

所述移动通信模块与所述处理器模块连接，用于通过移动信号向中心控制站传输数据；

所述数传电台模块与所述处理器模块连接，用于通过无线电台信号向所述中心控制站传输数据；

所述数据存储模块与所述处理器模块连接，用于存储所述处理器模块采集的数据；

所述输入接口模块，用于连接外部检测设备，从所述外部检测设备获取检测信号，并将所述检测信号输出给所述处理器模块；

所述输出接口模块，用于连接外部控制设备，从所述处理器模块获取控制信号，并将所述控制信号输出给所述外部控制设备；

所述总线通信模块与所述处理器模块连接，用于与第三方智能设备的通信；

所述处理器模块的输入端接有输入接口模块，所述处理器模块的输出端接有输出接口模块，所述处理器模块用于采集从所述输入接口模块输入的数据，将采集的数据放入所述数据存储模块中存储，通过所述输出接口电路模块输出控制信号到外部控制设备；

所述处理器模块将采集的数据通过所述数传电台模块传输，且在所述数传电台模块信号不稳定时，将采集的数据通过移动通信模块传输；或者，所述处理器模块将采集的数据通过所述移动通信模块传输，且在所述移动通信模块信号不稳定时，将采集的数据通过所述数传电台模块传输。

2.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述输入接口模块包括数字量输入接口模块和模拟量输入接口模块；

所述数字量输入接口模块用于连接外部输出数字量的检测设备，从所述外部输出数字量的检测设备获取数字量信号，并将所述数字量信号输出给所 述处理器模块；

所述模拟量输入接口模块用于连接外部输出模拟量的检测设备，从外部输出模拟量的检测设备获取模拟量信号，并将所述模拟量信号转换成数字量信号后输出给所述处理器模块。

3.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述输出接口模块为数字量输出接口模块。

4.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述移动通信模块为通用分组无线服务技术GPRS移动通信模块、第三代移动通信技术3G移动通信模块或第四代通信技术4G移动通信模块。

5.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述远程智能控制终端单元还包括时钟模块，所述时钟模块用于为所述远程终端控制单元提供时钟信号，使数据采集传输和所述中心控制站数据实时同步。

6.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述总线通信模块包括串行总线标准RS-485总线通信模块。

7.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述总线通信模块包括串行物理接口标准RS-232总线通信模块和/或串行外围设备接口SPI总线通信模块，用于增加与所述第三方智能设备的通信。

8.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述处理器模块还用于当采集的数据达到预设阈值时，控制所述移动通信模块或所述数传电台模块向所述中心控制站发送所述采集的数据；或者当接收到所述中心控制站发送的请求消息时，再控制所述移动通信模块或所述数传电台模块向中心控制站发送所述采集的数据。

9.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述处理器模块还用于检测所述移动通信模块或所述数传电台模块通信是否中断，当所述移动通信模块或所述数传电台模块通信中断时将数据保存到所述数据存储模块；

或者，所述处理器模块还用于将所述采集的数据在传输前进行加密，拒绝未知地址访问所述采集的数据。

10.根据权利要求1所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述电源模块、所述移动通信模块、所述数传电台模块、所述数据存储模块、所 述总线通信模块与所述处理器模块采用两线式串行总线I2C总线连接。

11.根据权利要求1-10任一项所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述电源模块为太阳能充电电池。

12.根据权利要求1-10任一项所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述处理器模块为微处理器ARM9或单片机MSP430F149。

13.根据权利要求5所述的远程智能控制终端单元，其特征在于，所述时钟模块由芯片PCF8563构成。