一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统及传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田信息技术领域，具体涉及一种油气生产用仪表自侦检测智能传 输系统及传输方法。
【背景技术】
[0002] 仪表自动化技术作为信息化技术的一部分，也是当代高新技术中发展最快的领域 之一，几十年来随着世界自动化技术的飞速发展，我国油气田自动化技术也得到了快速提 高。为油气田开发生产过程自动化系统提供准确的数据，就需根据油气田生产工艺及介质 的特点合理的选用自动化仪表。如对原油、天然气、水和蒸汽的流量测量，对计量分离器、地 下水池、污油池、污水池、缓冲罐、原油罐、轻质油罐、液化气罐的液位测量等。
[0003] 但是油气田对于自动化的要求较高，现有的技术和方法无法达到满足油气生产仪 器仪表自动检测和智能传输的要求。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种油气生产用仪表自侦检 测智能传输系统，用于仪器仪表自侦检测，所述油气生产用仪表自侦检测智能传输系统包 括：
[0005] -组FPGA逻辑处理单元，用于油气生产仪器仪表中输入的模拟信号以帧为节点 的码元级自动检测及模拟量转换，所述FPGA逻辑处理单元之间用并行数据总线和控制信 号线相连；
[0006] -组模拟信号缓冲器，用于输入的模拟信号以帧为节点的码元级同步调整，所述 模拟信号缓冲器各分别与一个FPGA逻辑处理单元相连；及
[0007] 模拟输入单元和模拟信号输出单元，所述模拟信号输入单元和模拟信号输出单元 分别与FPGA逻辑处理单元相连。
[0008] 其中，所述模拟信号输入单元为4个，均由模拟信号均衡器和数字串行信号解码 器组成，所述模拟信号均衡器与数字串行信号解码器相连，所述模拟信号均衡器连接至所 述FPGA逻辑处理单元。
[0009] 所述模拟信号输出单元为2个，均为编码器。
[0010] 所述FPGA逻辑处理单元设置有外部控制组件模块和外部通信接口，另一FPGA逻 辑处理单元设置有MCU单元和显示单元。
[0011] 所述模拟信号为温度变送器、压力变送器、载荷传感器模拟信号。
[0012] 本发明还提供了一种油气生产用仪表自侦检测智能传输方法，包括如下步骤，
[0013]1)获取油气生产中温度变送器、压力变送器、载荷传感器实时模拟信号；
[0014] 2)将步骤1)中得到的模拟信号进行模拟量转换，按照低通抽样方法自行按模拟 量进行分类为Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同仪器仪表模拟信号区间的值；
[0015] 3)按照步骤2)区间的值进行定向传输，其传输方式可以按照模拟量的大小进行 调整。
[0016]进一步地，步骤2)低通抽样自行按模拟量进行分类的方法遵循如下公式：
[0017]模拟信号量
[0018] 抽样脉冲为：
[0019]
[0020] 由⑴和⑵可得信号序列：
[0021] (3)
[0022] 从满足Ts<lA2fH)样值序列中恢复原模拟信号：让样值序列过截止频率为信号 最高频率fH的低通滤波器：相当于只取n= 0 -项，
[0023]
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 1.基于以帧为节点的码元级调整，确保模拟信号得到高精度同步校正；2.采用 双缓冲，可同时实现两路模拟信号以帧为节点的码元级同步调整；3.在模拟号精确处理方 面，采用了双FPGA设计，提高了模拟信号的处理能力和处理速度，确保了以帧为节点的高 精度处理技术的实现；4.本系统还搭载了外部输入和输出模块，可以通过外部按键输入来 控制系统的工作，也可以通过串行接口与PC机互联，实现远程控制。同时系统搭载了显示 单元，用于显示系统的工作状态及配置参数。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明原理框图；
[0027] 图2为本发明具体实施示意图；
[0028] 图3为本发明算法软件模拟抽样图。
【具体实施方式】
[0029] 如图1至图3所示，一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，用于仪器仪表自 侦检测，所述油气生产用仪表自侦检测智能传输系统包括：
[0030] -组FPGA逻辑处理单元1，用于油气生产仪器仪表中输入的模拟信号以帧为节点 的码元级自动检测及模拟量转换，所述FPGA逻辑处理单元1之间用并行数据总线和控制信 号线相连；
[0031] 一组模拟信号缓冲器5,用于输入的模拟信号以帧为节点的码元级同步调整，所述 模拟信号缓冲器5各分别与一个FPGA逻辑处理单元1相连；及
[0032] 模拟输入单元和模拟信号输出单元，所述模拟信号输入单元和模拟信号输出单元 分别与FPGA逻辑处理单元1相连。
[0033] 所述模拟信号输入单元为4个，均由模拟信号均衡器2和数字串行信号解码器3 组成，所述模拟信号均衡器2与数字串行信号解码器3相连，所述模拟信号均衡器3连接至 所述FPGA逻辑处理单元1。
[0034] 所述模拟信号输出单元为2个，均为编码器4。
[0035] 所述FPGA逻辑处理单元1设置有外部控制组件模块7和外部通信接口 8,另一 FPGA逻辑处理单元设置有MCU单元9和显示单元10。
[0036] 所述模拟信号为温度变送器、压力变送器、载荷传感器模拟信号。
[0037] 本发明还提供了一种油气生产用仪表自侦检测智能传输方法，包括如下步骤，
[0038] 1)获取油气生产中温度变送器、压力变送器、载荷传感器实时模拟信号；
[0039] 2)将步骤1)中得到的模拟信号进行模拟量转换，按照低通抽样方法自行按模拟 量进行分类为Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同仪器仪表模拟信号区间的值；
[0040] 3)按照步骤2)区间的值进行定向传输，其传输方式可以按照模拟量的大小进行 调整。
[0041] 步骤2)低通抽样自行按模拟量进行分类的方法遵循如下公式：
[0042] 模拟信号量
[0043] 抽样脉冲为：
[0044]
[0045] 由⑴和⑵可得信号序列：
[0046]
[0047] 从满足Ts<lA2fH)样值序列中恢复原模拟信号：让样值序列过截止频率为信号 最高频率fH的低通滤波器：相当于只取n= 0 -项，
[0048]
[0049] 如图3所示，信号是频带限制在（fL，fH)上，且fL较大的带通型信号。如果采 用低通抽样定理的抽样速率fs多2fH，对其抽样，算法软件的推比结果就形成上下成波浪 的S型曲线。编码器是模拟信号处理的核心，它的作用是通过比较样值电流Is和标准电流 IW，从而对输入信号抽样值实现非线性量化和编码。每比较一次输出一位二进制代码，且当 fs〈2fH时，出"1"码，反之出"0"码。
[0050] 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揭露的技术范围内，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。
【主权项】
1. 一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，用于仪器仪表自侦检测，其特征在于，所述 油气生产用仪表自侦检测智能传输系统包括： 一组FPGA逻辑处理单元，用于油气生产仪器仪表中输入的模拟信号以帧为节点的码元级 自动检测及模拟量转换，所述FPGA逻辑处理单元之间用并行数据总线和控制信号线相连； 一组模拟信号缓冲器，用于输入的模拟信号以帧为节点的码元级同步调整，所述模拟 信号缓冲器各分别与一个FPGA逻辑处理单元相连；及 模拟输入单元和模拟信号输出单元，所述模拟信号输入单元和模拟信号输出单元分别 与FPGA逻辑处理单元相连。2. 根据权利要求述1所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，其特征在 于：所述模拟信号输入单元为4个，均由模拟信号均衡器和数字串行信号解码器组成，所述 模拟信号均衡器与数字串行信号解码器相连，所述模拟信号均衡器连接至所述FPGA逻辑 处理单元。3. 根据权利要求述1所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，其特征在 于：所述模拟信号输出单元为2个，均为编码器。4. 根据权利要求述1所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，其特征在 于：所述FPGA逻辑处理单元设置有外部控制组件模块和外部通信接口，另一FPGA逻辑处理 单元设置有MCU单元和显示单元。5. 根据权利要求述1所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，其特征在 于：所述模拟信号为温度变送器、压力变送器、载荷传感器模拟信号。6. 根据权利要求1至5所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输方法，其特征在 于：包括如下步骤， 1) 获取油气生产中温度变送器、压力变送器、载荷传感器实时模拟信号； 2) 将步骤1)中得到的模拟信号进行模拟量转换，按照低通抽样方法自行按模拟量进 行分类为Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同仪器仪表模拟信号区间的值； 3) 按照步骤2)区间的值进行定向传输，其传输方式可以按照模拟量的大小进行调整。7. 根据权利要求6所述的一种油气生产用仪表自侦检测智能传输方法，其特征在于： 步骤2)低通抽样自行按模拟量进行分类的方法遵循如下公式：由⑴和⑵可得信号序列：从满足Ts<lA2fH)样值序列中恢复原模拟信号：让样值序列过截止频率为信号最高 频率fH的低通滤波器：相当于只取n= 0 -项，
【专利摘要】本发明公开了一种油气生产用仪表自侦检测智能传输系统，用于仪器仪表自侦检测，所述油气生产用仪表自侦检测智能传输系统包括：一组FPGA逻辑处理单元，用于油气生产仪器仪表中输入的模拟信号以帧为节点的码元级自动检测及模拟量转换，所述FPGA逻辑处理单元之间用并行数据总线和控制信号线相连；一组模拟信号缓冲器，用于输入的模拟信号以帧为节点的码元级同步调整，所述模拟信号缓冲器各分别与一个FPGA逻辑处理单元相连，及模拟输入单元和模拟信号输出单元，所述模拟信号输入单元和模拟信号输出单元分别与FPGA逻辑处理单元相连，本发明还提供了一种智能传输方法。
【IPC分类】G01D18/00, G05B19/048
【公开号】CN104990569
【申请号】CN201510358780
【发明人】孙焕泉, 郭洪金, 耿延久, 武玉祥, 薛胜东, 徐丹, 宋俊述, 常波, 孟德嘉, 岳龙
【申请人】中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月26日