专利名称：一种以太网-can总线数据采集接口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于以太网-CAN (控制器局域网络)总线的数据采集接口装置，尤其是指在石油钻井作业过程中进行实时监测的信号采集装置，属于石油勘探现场施工参数采集和处理的技术领域。
背景技术：
现有技术中，在石油钻井现场，对井场各类实时参数数据的采集主要采用“传感器 +数据采集接口 +采集计算机”方式。具体地，传感器置于户外，或位于石油井下，而数据采集接口和采集计算机则置于室内。由数据采集接口将传感器检测到的电信号转换成采集计算机可接收的数据，并由采集计算机生成各种现场所需要的工程数据。上述采集数据的方式主要存在的缺陷为其一，一般常规的数据采集接口只能在室内使用，无法在室外使用，局限性大。其二，常规的数据采集接口只是将传感器检测到的信号进行数字化转换，而并非直接产生工程参数，各工程数据仍需通过采集计算机进行计算，导致行业内的各种数据采集计算的方法种类繁多，且各采集计算方法的数据输出格式不统一，不利于产品的标准化和行业的有序发展。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种以太网-CAN总线数据采集接口装置，其能够克服现有技术中数据采集接口装置只能在室内使用、以及采集数据输出格式不统一的缺陷；通过采集石油钻井现场的CAN总线传感器信号，直接生成并向外部设备输出标准WITS格式的工程数据。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种以太网-CAN总线数据采集接口装置，其包含嵌入式计算机采集系统，分别与所述嵌入式计算机采集系统连接的人机交互系统和不间断电源系统；其中，所述的嵌入式计算机采集系统包含嵌入式计算机模块， 分别与所述嵌入式计算机模块连接的CAN信号采集模块和电子盘。所述CAN信号采集模块通过若干CAN总线电缆采集CAN总线信号，并转换成所述嵌入式计算机模块可接收的数据格式。所述嵌入式计算机模块接收CAN总线信号，进行解析、处理、运算生成工程参数， 并转换成WITS格式输出。所述电子盘存储由嵌入式计算机模块生成的工程参数。所述嵌入式计算机采集系统还包含与所述嵌入式计算机模块通过以太网接口连接的网络信号增强板，所述WITS格式的工程参数由该网络信号增强板进行信号增强后，通过若干以太网信号电缆传输至外部设备。所述不间断电源系统包含不间断开关电源，其分别与外部电源以及嵌入式计算机采集系统连接，该不间断开关电源将外部电源转换成嵌入式计算机采集系统所需的工作电源进行供电。
3[0011]所述的不间断电源系统还包含依次与不间断开关电源连接的充电管理板和电池组，所述充电管理板对电池组进行充放电管理。所述人机交互系统包含分别与嵌入式计算机模块连接的USB接口、PS2接口和显示器。所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置安装在箱体内。本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置，通过采集石油钻井现场的CAN总线传感器信号，能够直接生成并向外部第三方设备输出标准WITS格式的各种工程数据，为石油钻井作业现场的决策提供依据，保证了安全、优质的钻井生产；同时对于石油钻井现场实现数字化、信息化、自动化提供了坚实的硬件基础，有着非常重要的意义。本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置，具备防水防尘功能，可直接在室外、甚至是环境恶劣的野外使用。
图I为本实用新型中的以太网-CAN总线数据采集接口装置的结构框图。
具体实施方式
以下结合图1，详细说明本实用新型的一个优选的实施例。如图I所示，为本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置的结构框图。该数据采集接口装置包含嵌入式计算机采集系统，分别与所述嵌入式计算机采集系统连接的人机交互系统和不间断电源系统。其中，所述的嵌入式计算机采集系统是整个数据采集接口装置的控制核心，其包含嵌入式计算机模块I，分别与所述嵌入式计算机模块I连接的CAN信号采集模块2和电子盘3。所述CAN信号采集模块2 (采用型号SK-SEM-CSD PC104实现)通过若干CAN总线电缆12采集石油钻井现场的CAN总线信号，并将采集到的CAN总线信号转换成所述嵌入式计算机模块I可接收的数据格式。所述的CAN总线信号一般为传感器级的电信号，即是由石油钻井现场的传感器所检测到的井下实时参数电信号。本实施例中，所述CAN信号采集模块2具有隔离接口，其通过两路CAN总线电缆12 分别采集CAN总线信号I和CAN总线信号2。所述嵌入式计算机模块I (采用型号SK-2Z16-L-15 PC104实现)接收由CAN采集模块2所采集到的CAN总线信号，对其进行解析、处理、运算后生成石油钻井现场所需的各种工程参数；并且，所述嵌入式计算机模块I将生成的工程参数转换成WITS格式输出。所述WITS格式是指井场信息传输规范格式，是石油工业的勘探和开发领域中广为使用的一种数据通信格式，应用于从一个计算机系统向另一个计算机系统传输各种井场数据。所述WITS格式是石油工业的勘探和开发领域中推荐使用的数据通信格式，其可使作业和服务公司之间既可以在联机状态下，也可以通过批传递方式进行数据传送和交换。进一步，所述嵌入式计算机采集系统还包含与所述嵌入式计算机模块I通过以太网接口连接的网络信号增强板4 (采用型号SK-2Z16-DAQ-YBT-06实现)。该网络信号增强板4通过以太网接口接收由嵌入式计算机模块I输出的WITS格式的工程参数，对其进行信号增强，用以延长信号传输距离；并将所述WITS格式的工程参数通过若干以太网信号电缆11传输至外部第三方设备，实现数据通信。本实施例中，所述嵌入式计算机模块I通过两路以太网信号电缆11将WITS格式的工程参数分别以以太网信号I和以太网信号2传输至外部第三方设备，以实现数据通信； 由于网络信号增强板4对其进行了信号增强，因此可以有效延长以太网信号I和以太网信号2的传输距离。所述电子盘3 (采用型号PQI-D0M419 DQ0040G23TP0实现)用于存储由嵌入式计算机模块I生成的工程参数。所述不间断电源系统包含不间断开关电源5 (采用型号CEA150-220T5+12&24-B实现)，其分别与220V外部电源13以及嵌入式计算机采集系统连接，该不间断开关电源5将输入的220V外部电源13转换成嵌入式计算机采集系统所需的5V/12V/24V的工作电源，并向嵌入式计算机采集系统提供工作电源。所述的220V外部电源13是由钻井现场的发电机提供的。所述的不间断电源系统还包含依次与不间断开关电源5连接的充电管理板9和电池组10，所述充电管理板9 (采用型号SK-7Z01-YBT-03实现)对电池组10进行充放电管理。当220V外部电源13正常供电时，不间断开关电源5在向嵌入式计算机采集系统提供工作电源的同时，还通过充电管理板9对电池组10进行充电，使得电池组10内蓄存足够的电量。一旦当220V外部电源13因各种故障失电而无法正常供电时，充电管理板9控制电池组10处于放电状态，该电池组10内蓄存的电量向不间断开关电源5提供电源，从而使得嵌入式计算机采集系统可持续工作，不会受到钻井现场发电机倒电时的断电影响。所述人机交互系统包含分别与嵌入式计算机模块I连接的USB接口 7、PS2接口 8 和显示器6。所述USB接口 7用于接入鼠标；所述PS2接口 8用于接入键盘；所述显示器6 采用10. 4”液晶屏，用于显示由嵌入式计算机模块I生成的各类工程数据。通过上述的人机交互系统，操作人员可对采集、运算相关的传感器进行标定，并进行相关的初始化信息设置。本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置被安装在一个加固型箱体20内，即所述的嵌入式计算机模块1、CAN信号采集模块2、电子盘3、网络信号增强板4、 不间断开关电源5、充电管理板9、电池组10、USB接口 7、PS2接口 8和显示器6均设置在所述的加固型箱体20内，从而形成有机整体，达到防水防尘的目的，使得本实用新型所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置可直接在野外某些环境恶劣的现场进行使用。综上所述，本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置，通过采集石油钻井现场的CAN总线传感器信号，能够直接生成并向外部第三方设备输出标准WITS格式的各种工程数据，为石油钻井作业现场的决策提供依据，保证了安全、优质的钻井生产；同时对于石油钻井现场实现数字化、信息化、自动化提供了坚实的硬件基础，有着非常重要的意义。本实用新型所提供的以太网-CAN总线数据采集接口装置，具备防水防尘功能，可直接在室外、甚至是环境恶劣的野外使用。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于，包含嵌入式计算机采集系统，分别与所述嵌入式计算机采集系统连接的人机交互系统和不间断电源系统；其中，所述的嵌入式计算机采集系统包含嵌入式计算机模块(I)，分别与所述嵌入式计算机模块(I)连接的CAN信号采集模块(2 )和电子盘(3 );所述CAN信号采集模块(2)通过若干CAN总线电缆(12)采集CAN总线信号，并转换成所述嵌入式计算机模块(I)可接收的数据格式；所述嵌入式计算机模块(I)接收CAN总线信号，进行解析、处理、运算生成工程参数，并转换成WITS格式输出；所述电子盘(3)存储由嵌入式计算机模块(I)生成的工程参数。
2.如权利要求I所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于，所述嵌入式计算机采集系统还包含与所述嵌入式计算机模块(I)通过以太网接口连接的网络信号增强板(4)，所述WITS格式的工程参数由该网络信号增强板(4)进行信号增强后，通过若干以太网信号电缆(11)传输至外部设备。
3.如权利要求I所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于，所述不间断电源系统包含不间断开关电源(5)，其分别与外部电源(13)以及嵌入式计算机采集系统连接，该不间断开关电源(5)将外部电源(13)转换成嵌入式计算机采集系统所需的工作电源进行供电。
4.如权利要求3所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于，所述的不间断电源系统还包含依次与不间断开关电源(5)连接的充电管理板(9)和电池组(10)，所述充电管理板(9 )对电池组(10 )进行充放电管理。
5.如权利要求I所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于，所述人机交互系统包含分别与嵌入式计算机模块(I)连接的USB接口(7)、PS2接口(8)和显示器(6)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的以太网-CAN总线数据采集接口装置，其特征在于， 该以太网-CAN总线数据采集接口装置安装在箱体(20)内。
专利摘要本实用新型公开了一种以太网-CAN总线数据采集接口装置，其包含嵌入式计算机采集系统，分别与所述嵌入式计算机采集系统连接的人机交互系统和不间断电源系统；其中，所述的嵌入式计算机采集系统包含嵌入式计算机模块，分别与所述嵌入式计算机模块连接的CAN信号采集模块和电子盘。本实用新型通过采集石油钻井现场的CAN总线传感器信号，能够直接生成并向外部第三方设备输出标准WITS格式的各种工程数据，且具备防水防尘功能，可直接在室外、甚至是环境恶劣的野外使用。
文档编号H04L29/10GK202353613SQ20112051386
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者毕东杰, 沈俊侠 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司