RU2779709C1 - Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data - Google Patents

Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data Download PDF

Info

Publication number
RU2779709C1
RU2779709C1 RU2021128311A RU2021128311A RU2779709C1 RU 2779709 C1 RU2779709 C1 RU 2779709C1 RU 2021128311 A RU2021128311 A RU 2021128311A RU 2021128311 A RU2021128311 A RU 2021128311A RU 2779709 C1 RU2779709 C1 RU 2779709C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
sensors
devices
mini computer
power supply
Prior art date
Application number
RU2021128311A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Юрьевич Зима
Игорь Григорьевич Яковлев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НИК ИНТЭК"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НИК ИНТЭК" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НИК ИНТЭК"
Application granted granted Critical
Publication of RU2779709C1 publication Critical patent/RU2779709C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: communication.
SUBSTANCE: invention relates to the field of digital communication systems and computing systems. Substance: apparatus for receiving, converting, and transmitting sensors and instrument data has an explosion-protected body containing analogue input modules for receiving and converting signals from analogue sensors and instruments into digital form; a mini computer; an EIA/TIA-485 standard data bus for data exchange between the mini computer and the analogue input modules, digital sensors and instruments; a 12 V DC voltage power source unit for powering the connected analogue and digital sensors and instruments and the mini computer; a 24 V DC voltage power source unit for powering the connected analogue and digital sensors and instruments and the analogue modules; an uninterruptible power source unit for ensuring autonomous power supply in the event of disconnection of the external power source. The mini computer is equipped with an API application interface, an RJ standard interface, a visual WEB interface, and executes the functions of polling the analogue input modules and the digital sensors and instruments via the EIA/TIA-485 standard data bus; storing the obtained data in a database; converting into a graphical form and into the LAS, WITS, WITSML, and JSON formats; transmitting the converted data to the user or to an automated information measuring or control system via the HTTPS and MQTT protocols; recording and storing the video data from IP surveillance cameras and linking said data to the obtained sensor and instrument data.
EFFECT: reception of sensor and instrument data, linking of such data to video data, output of data in graphical form, transmission thereof to automated systems, use in explosion-prone areas and in a wide temperature range.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области цифровых систем связи и вычислительных систем, а именно к устройствам сбора, обработки и передачи данных и может быть использовано как самостоятельное устройство, так и в составе автоматизированных информационно-измерительных и управляющих систем, реализованных в том числе на платформах SCADA и IIoT, в различных отраслях промышленности, преимущественно в нефтегазовой.The invention relates to the field of digital communication systems and computing systems, namely to devices for collecting, processing and transmitting data and can be used both as an independent device and as part of automated information-measuring and control systems, including those implemented on SCADA and IIoT platforms , in various industries, mainly in the oil and gas industry.

Из существующего уровня техники известно устройство сбора, обработки и передачи телеметрической информации, содержащее корпус с возможностью крепления на горизонтальную и вертикальную поверхности, печатную плату, на которой расположены блок питания с супервизором питания, микроконтроллер с оперативной и постоянной памятью большого размера, часы реального времени со встроенной энергонезависимой памятью и литиевой батареей резервного питания, преобразователь интерфейса RS-232, преобразователь сигналов интерфейса RS-485 с блоком гальванической развязки (патент RU 2 449 346 С1, 01.04.2011, опубликовано 27.04.2012 Бюл. № 12).From the existing prior art, a device for collecting, processing and transmitting telemetric information is known, containing a housing with the possibility of mounting on horizontal and vertical surfaces, a printed circuit board on which a power supply with a power supervisor is located, a microcontroller with large-size RAM and permanent memory, a real-time clock with built-in non-volatile memory and lithium backup battery, RS-232 interface converter, RS-485 interface signal converter with galvanic isolation unit (patent RU 2 449 346 C1, 04/01/2011, published 04/27/2012 Bull. No. 12).

Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе мини компьютера, источника бесперебойного питания, взрывозащищенного корпуса, что значительно ограничивает его функциональные и вычислительные возможности, исключает автономность работы при отключении внешнего источника питания, ограничивает его использование в условиях низких температур и во взрывоопасных зонах, отсутствует поддержка известных протоколов и форматов передаваемых данных, в связи с чем могут возникнуть трудности интеграции с автоматизированными системами.The disadvantage of the known device is the absence of a mini computer, an uninterruptible power supply, an explosion-proof housing in its composition, which significantly limits its functionality and computing capabilities, excludes autonomy when the external power supply is turned off, limits its use at low temperatures and in explosive areas, there is no support known protocols and formats of transmitted data, and therefore it may be difficult to integrate with automated systems.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было обнаружено устройства, обладающего такой же совокупностью существенных признаков и обеспечивающего заявленный технический результат. Указанное обстоятельство позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.In the course of the search through the sources of scientific, technical and patent information, no device was found that has the same set of essential features and provides the claimed technical result. This circumstance allows us to conclude that the present invention is a technical solution to the problem, is new, has an inventive step and is industrially applicable.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание устройства, обеспечивающего высокую скорость сбора, отказоустойчивость при обработке и передаче данных с датчиков цифровых, либо аналоговых, первичной обработки их с помощью программного обеспечения и высокую скорость передачи данных по каналам связи в информационно-измерительные и управляющие системы, реализованные в том числе на платформах SCADA и IIoT, в привязке с видеопотоком данных при бурении, ремонте и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, передача данных по различным протоколам и форматам (HTTPS, MQTT, LAS, WITS, WITSML, JSON), получение данных в режиме реального времени, эксплуатация устройства во взрывоопасных зонах и в широком температурном диапазоне от -40 до +70°С.The task to be solved by the claimed technical solution is the creation of a device that provides a high speed of collection, fault tolerance in the processing and transmission of data from digital or analog sensors, their primary processing using software and a high speed of data transmission over communication channels in information measuring and control systems implemented, including on SCADA and IIoT platforms, in conjunction with a video data stream during drilling, workover and operation of oil and gas wells, data transmission via various protocols and formats (HTTPS, MQTT, LAS, WITS, WITSML, JSON ), real-time data acquisition, operation of the device in hazardous areas and in a wide temperature range from -40 to +70°C.

Техническим результатом является прием данных с аналоговых и цифровых датчиков и приборов, привязка таких данных к видео данным, вывод данных в графическом виде на экране компьютера либо мобильного устройства, передача данных в различные автоматизированные системы, реализованные, в том числе на платформах SCADA и IIoT, по различным по различным протоколам и форматам (HTTPS, MQTT, LAS, WITS, WITSML, JSON), использование во взрывоопасных зонах и в температурном диапазоне от -40 до +70°С. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что содержит компактный взрывозащищенный корпус с возможностью монтажа на вертикальную и горизонтальную поверхности, разъемы для подключения датчиков и приборов, устройства ввода для приема и обработки данных с датчиков и приборов, шину данных стандарта EIA/TIA-485, мини компьютер для преобразования и передачи полученных данных, интерфейс RJ для подключения к локальной вычислительной сети либо оборудованию связи, блоки питания, источник бесперебойного питания, все компоненты устройства с широким рабочим температурным диапазоном.The technical result is the reception of data from analog and digital sensors and devices, the binding of such data to video data, the output of data in graphical form on the screen of a computer or mobile device, the transmission of data to various automated systems implemented, including on SCADA and IIoT platforms, according to different protocols and formats (HTTPS, MQTT, LAS, WITS, WITSML, JSON), use in hazardous areas and in the temperature range from -40 to +70°С. The solution of this problem is achieved due to the fact that it contains a compact explosion-proof housing with the possibility of mounting on vertical and horizontal surfaces, connectors for connecting sensors and devices, input devices for receiving and processing data from sensors and devices, a data bus of the EIA / TIA-485 standard, mini computer for converting and transmitting received data, RJ interface for connecting to a local area network or communication equipment, power supplies, uninterruptible power supply, all components of the device with a wide operating temperature range.

Устройство приема, преобразования и передачи данных датчиков и приборов состоит из блоков источников питания 12 и 24 В, блока аналоговых модулей ввода, блока корпуса устройства взрывозащищенного исполнения, блока источника бесперебойного питания, блока мини компьютера с установленным на нем специализированным программным обеспечением, блока шины данных стандарта EIA/TIA-485.The device for receiving, converting and transmitting data from sensors and devices consists of 12 and 24 V power supply units, a block of analog input modules, an explosion-proof device housing block, an uninterruptible power supply unit, a mini computer unit with specialized software installed on it, a data bus unit EIA/TIA-485 standard.

Предлагаемое устройство приема, преобразования и передачи данных датчиков и приборов поясняется чертежом. Устройство содержит блок 1 источника питания 24 В для осуществления питания подключаемых аналоговых и цифровых датчиков и приборов, а также аналоговых модулей постоянным напряжением 24 В, блок 2 аналоговых модулей ввода для приема и обработки сигналов от аналоговых датчиков и приборов, блок 3 корпуса устройства взрывозащищенного исполнения для возможности эксплуатации во взрывоопасных зонах, блок 4 источника бесперебойного питания для осуществления автономного питания в случае отключения внешнего источника питания, блок 5 источник питания 12 В для осуществления питания подключаемых аналоговых и цифровых датчиков и приборов, а также мини компьютера постоянным напряжением 12 В, блок 6 мини компьютера с установленным на нем специализированным программным обеспечением, позволяющим преобразовывать и передавать данные, блок 7 шины данных стандарта EIA/TIA-485 для обмена данными между мини компьютером и аналоговыми модулями ввода, цифровыми датчиками и приборами.The proposed device for receiving, converting and transmitting data from sensors and devices is illustrated in the drawing. The device contains a 24 V power supply unit 1 for powering connected analog and digital sensors and devices, as well as analog modules with a constant voltage of 24 V, a block 2 of analog input modules for receiving and processing signals from analog sensors and devices, a block 3 of the explosion-proof device housing for the possibility of operation in hazardous areas, unit 4 of an uninterruptible power supply for autonomous power supply in the event of an external power failure, unit 5 12 V power supply for supplying power to connected analog and digital sensors and devices, as well as a mini computer with a constant voltage of 12 V, unit 6 mini computer with specialized software installed on it, which allows converting and transmitting data, block 7 of the EIA / TIA-485 standard data bus for data exchange between the mini computer and analog input modules, digital sensors and devices.

Устройство работает следующим образом. Источник бесперебойного питания (блок 4) питается от внешнего источника питания переменного напряжения 220 В и является источником питания для блоков питания (блоки 1 и 5), которые, в свою очередь, преобразуют входное напряжение в постоянное напряжение 24 и 12 В. Источник питания 24 В (блок 1) питает подключаемые к устройству датчики и приборы, а также аналоговые модули (блок 2), требующие питания постоянного напряжения 24 В. Источник питания 12 В (блок 1) питает подключаемые к устройству датчики и приборы, а также мини компьютер (блок 6), требующие питания постоянного напряжения 12 В. Аналоговые датчики и приборы подключаются посредством разъемов на корпусе устройства к аналоговым модулям ввода (блок 2), цифровые датчики и приборы - к шине данных (блок 7). Аналоговые модули ввода (блок 2) принимают сигналы от датчиков и приборов и преобразуют их в цифровой вид. Мини компьютер со специализированным программным обеспечением (блок 6) опрашивает аналоговые модули ввода (блок 2) и цифровые датчики и приборы посредством шины данных (блок 7), полученные данные мини компьютер сохраняет в базу данных, размещенную в своей энергонезависимой памяти, преобразовывает в графический вид и в различные форматы (LAS, WITS, WITSML, JSON). Преобразованные данные мини компьютер передает пользователю, либо в автоматизированную систему (информационно-измерительную, управляющую), в том числе облако, посредством протоколов HTTPS, MQTT. Программное обеспечение мини компьютера позволяет регистрировать видео данные с IP-камер видеонаблюдения, сохранять их в энергонезависимой памяти и привязывать к полученным данным с датчиков и приборов, что позволяет пользователю оперативно получать видео данные в выбранный им момент времени данных датчиков и приборов. Для взаимодействия внешних систем с устройством служит программный интерфейс приложения (API). Мини компьютер снабжен интерфейсом стандарта RJ, который позволяет подключать устройство к локальной вычислительной сети, либо другому оборудованию связи. Мини компьютер имеет визуальный WEB-интерфейс для взаимодействия пользователя с устройством. Благодаря WEB-интерфейсу посредством WEB-браузера пользователю доступны конфигурирование устройства, получение реально временных данных с датчиков, приборов и видеокамер в графическом виде, формирование и выгрузка отчетов по регистрируемым данным с приборов и датчиков.The device works as follows. The uninterruptible power supply (block 4) is powered by an external 220 V AC power supply and is the source of power for the power supplies (blocks 1 and 5), which in turn convert the input voltage to 24 and 12 V DC. Power supply 24 V (block 1) powers the sensors and devices connected to the device, as well as analog modules (block 2) that require a 24 V DC power supply. The 12 V power supply (block 1) powers the sensors and devices connected to the device, as well as a mini computer ( block 6), requiring a DC voltage of 12 V. Analog sensors and devices are connected via connectors on the device case to analog input modules (block 2), digital sensors and devices - to the data bus (block 7). Analog input modules (block 2) receive signals from sensors and devices and convert them into digital form. A mini computer with specialized software (block 6) interrogates analog input modules (block 2) and digital sensors and devices via a data bus (block 7), the mini computer saves the received data to a database located in its non-volatile memory, converts it into a graphical form and in various formats (LAS, WITS, WITSML, JSON). The mini computer transfers the converted data to the user, or to an automated system (information-measuring, control), including the cloud, via the HTTPS, MQTT protocols. The mini computer software allows you to record video data from IP-surveillance cameras, store them in non-volatile memory and link them to the data received from sensors and devices, which allows the user to quickly receive video data at a selected moment in time from sensor and device data. An application programming interface (API) is used to interact with external systems with the device. The mini computer is equipped with an RJ standard interface, which allows you to connect the device to a local area network or other communication equipment. The mini computer has a visual WEB-interface for user interaction with the device. Thanks to the WEB-interface using a WEB-browser, the user can configure the device, obtain real-time data from sensors, devices and video cameras in graphical form, generate and upload reports on the recorded data from devices and sensors.

Claims (1)

Устройство приема, преобразования и передачи данных датчиков и приборов имеет корпус, который содержит блоки источников питания постоянного напряжения 12 и 24 В, блоки аналоговых модулей ввода, блок источника бесперебойного питания, блок мини компьютера, блок шины данных стандарта EIA/TIA-485, отличающееся тем, что во взрывозащищенном корпусе установлены аналоговые модули ввода для приема и преобразования в цифровой вид сигналов от аналоговых датчиков и приборов, мини компьютер, шину данных стандарта EIA/TIA-485 для обмена данными между мини компьютером и аналоговыми модулями ввода, цифровыми датчиками и приборами, блок источника питания постоянного напряжения 12 В для осуществления питания подключаемых аналоговых и цифровых датчиков и приборов и мини компьютера, блок источника питания постоянного напряжения 24 В для питания подключаемых аналоговых и цифровых датчиков и приборов и аналоговых модулей, блок источника бесперебойного питания для осуществления автономного питания в случае отключения внешнего источника питания, при этом мини компьютер снабжен интерфейсом приложения API, интерфейсом стандарта RJ, визуальным WEB-интерфейсом и выполняет функции опроса аналоговых модулей ввода и цифровых датчиков и приборов посредством шины данных стандарта EIA/TIA-485, сохранения полученных данных в базу данных, преобразования их в графический вид и в форматы LAS, WITS, WITSML, JSON, передачи преобразованных данных пользователю либо в автоматизированную информационно-измерительную или управляющую систему посредством протоколов HTTPS, MQTT, регистрации и сохранения видеоданных с IP-камер видеонаблюдения и привязку их к полученным данным с датчиков и приборов.The device for receiving, converting and transmitting data from sensors and devices has a housing that contains power supply units of 12 and 24 V DC voltage, blocks of analog input modules, an uninterruptible power supply unit, a mini computer unit, an EIA / TIA-485 standard data bus unit, which differs the fact that the explosion-proof housing contains analog input modules for receiving and converting signals from analog sensors and devices into digital form, a mini computer, an EIA / TIA-485 standard data bus for data exchange between a mini computer and analog input modules, digital sensors and devices , a 12 V DC power supply unit for powering connected analog and digital sensors and devices and a mini computer, a 24 V DC power supply unit for powering connected analog and digital sensors and devices and analog modules, an uninterruptible power supply unit for autonomous power supply in case of turning off the external power source, while the mini computer is equipped with an API application interface, an RJ standard interface, a visual WEB interface and performs the functions of polling analog input modules and digital sensors and devices via the EIA / TIA-485 standard data bus, saving the received data to the database , converting them into a graphical form and into LAS, WITS, WITSML, JSON formats, transferring the converted data to the user or to an automated information-measuring or control system using the HTTPS, MQTT protocols, registering and saving video data from IP video surveillance cameras and linking them to the received data from sensors and devices.
RU2021128311A 2021-09-28 Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data RU2779709C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779709C1 true RU2779709C1 (en) 2022-09-12

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU37231U1 (en) * 2003-09-30 2004-04-10 Государственное унитарное предприятие нефтегазового направления "Авитрон-Ойл" COMPLEX MANAGING MEASURING AND COMPUTING
WO2004036327A1 (en) * 2002-10-18 2004-04-29 Zed.I Solutions (Canada) Inc. System for acquiring data from a facility and method
US7263459B2 (en) * 2000-01-13 2007-08-28 Zed.I Solutions (Canada), Inc. System for acquiring data from facilities and method
RU87272U1 (en) * 2009-04-29 2009-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Синтез" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL PROCESS
RU88843U1 (en) * 2009-07-15 2009-11-20 Учреждение Российской академии наук Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения РАН DIGITAL AUTONOMOUS UNIVERSAL CONTROLLER FOR WORK IN THE CONDITIONS OF UNDERGROUND COAL PRODUCTION
RU2449346C1 (en) * 2011-04-01 2012-04-27 Константин Михайлович Логгер Apparatus for collecting, processing and transmitting telemetric information
RU2498399C1 (en) * 2012-05-29 2013-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие РОБИС" (ООО "НПП РОБИС") System for controlling, collecting and processing data with onboard spacecraft recording equipment
RU180856U1 (en) * 2017-02-14 2018-06-28 Открытое акционерное общество "Авангард" Automated information device for remote monitoring of hazardous objects

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7263459B2 (en) * 2000-01-13 2007-08-28 Zed.I Solutions (Canada), Inc. System for acquiring data from facilities and method
WO2004036327A1 (en) * 2002-10-18 2004-04-29 Zed.I Solutions (Canada) Inc. System for acquiring data from a facility and method
RU37231U1 (en) * 2003-09-30 2004-04-10 Государственное унитарное предприятие нефтегазового направления "Авитрон-Ойл" COMPLEX MANAGING MEASURING AND COMPUTING
RU87272U1 (en) * 2009-04-29 2009-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Синтез" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL PROCESS
RU88843U1 (en) * 2009-07-15 2009-11-20 Учреждение Российской академии наук Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения РАН DIGITAL AUTONOMOUS UNIVERSAL CONTROLLER FOR WORK IN THE CONDITIONS OF UNDERGROUND COAL PRODUCTION
RU2449346C1 (en) * 2011-04-01 2012-04-27 Константин Михайлович Логгер Apparatus for collecting, processing and transmitting telemetric information
RU2498399C1 (en) * 2012-05-29 2013-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие РОБИС" (ООО "НПП РОБИС") System for controlling, collecting and processing data with onboard spacecraft recording equipment
RU180856U1 (en) * 2017-02-14 2018-06-28 Открытое акционерное общество "Авангард" Automated information device for remote monitoring of hazardous objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2631914C2 (en) Modular contact node for wireless transmitter
CN104950760A (en) Power supply management integrated marine monitoring general data collector
AU2003277772A1 (en) Device for telemonitoring the state of aerial power lines (variants)
US20200080916A1 (en) Condition monitoring device for monitoring the condition of a mechanical machine component
RU2779709C1 (en) Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data
CN106324399A (en) Electric power instrument capable of supporting remote control
CN110784854A (en) Communication device and system
CN111798653A (en) Data acquisition method and device
CN105282018A (en) Environment monitoring Internet of Things gateway and system thereof
CN209182682U (en) Clicker detent system based on Internet of Things
CN113156849B (en) Industrial equipment data acquisition method and system and storage medium
RU204931U1 (en) DATA COLLECTION AND TRANSMISSION DEVICE
CN106706952B (en) Multichannel high-speed time measurement system and time measurement data processing method
CN206442402U (en) Remote assisting system for grid equipment
CN201754109U (en) Temperature and humidity monitoring system based on low frequency slip ring signal transmission
CN210777119U (en) Non-destructive intelligent upgrading system for sewage treatment equipment
CN217467505U (en) Multifunctional synchronous control device
CN112072794A (en) Power supply temperature measurement protection system
CN105403262B (en) Flow monitor
CN216083455U (en) Millivolt signal digital transmitter
CN110572471A (en) data acquisition and monitoring system of underwater remote-controlled robot
US20200064201A1 (en) Branch circuit thermal monitoring system for continuous temperature monitoring by directly applied sensors
CN111028497A (en) Non-destructive intelligent upgrading system for sewage treatment equipment
CN215576171U (en) Data acquisition transmission control equipment
CN214504154U (en) Environment monitoring module