一种协议转换装置的制作方法

本实用新型涉及石油领域，特别涉及一种协议转换装置。

背景技术：

为了促进信息化与工业化的深度融合，推进智慧油田建设的开展，推广物联网技术的应用，中国石油提出了《油气生产物联网系统建设规定》，并在各个油田推广。

目前油气田已建的自动化监控系统，油水井监控器(RTU)不符合《油气生产物联网系统建设规定》中A11协议的要求。随着智慧油气田建设的推广，中石油所属油田都要遵循《油气生产物联网系统建设规定》进行智慧化建设，必然要将原自定义协议的油水井监控器(RTU)全部更换为符合A11协议的油水井监控器(RTU)，从而造成设备和资源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供一种协议转换装置，实现在不更换现有油水井监控器(RTU)的情况下，使其符合A11协议。

一方面，提供一种协议转换装置，所述协议转换装置安装在油水井监控器与监控系统之间，所述协议转换装置与所述监控系统用信号线以RS485或RS232的方式连接，所述协议转换装置与所述油水井监控器用信号线以RS485或RS232的方式连接；

所述协议转换装置包括：处理器、电源、第一组通信单元、第二组通信单元、存储单元和时钟单元；

所述第一组通信单元用于与所述监控系统耦接，所述第二组通信单元与所述油水井监控器耦接，所述电源、所述第一组通信单元、所述第二组通信单元、所述存储单元和所述时钟单元分别与所述处理器耦接；

来自所述监控系统的A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器，所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器。

其中，所述第一组通信单元可包括RS485通信单元和/或RS232通信单元，所述第二组通信单元包括RS485通信单元和/或RS232通信单元。

可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS485通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS485通信单元和一个RS232通信单元；

所述第一路RS485通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；

所述第二路RS485通信单元和所述RS232通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；

其中，所述第二路RS485通信单元和所述RS232通信单元之间通过选择开关相连，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

可选地，所述协议转换装置还包括至少一个电阻、至少一个电容以及至少一个发光二极管。

可选地，在一个实施例中，所述第一组通信单元包括第一路RS485通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS485通信单元和一个RS232通信单元。所述时钟单元的两极分别与所述处理器的两个管脚通过导线相连；

所述第一通信接口的4个管脚分别与所述电源的2个管脚和第一路RS485通信单元的第6、第7管脚通过导线相连；第一路RS485通信单元的第5、第8管脚通过第一电阻、第二电阻与第6、第7管脚相连；

第一路485通信单元的第1、第4管脚与处理器的第68、第69管脚相连；第一路485通信单元的第2、第3管脚通过导线与处理器的第96管脚相连；

所述第二通信接口的第1、第2管脚分别与第二路485通信单元的第6、第7管脚相连；所述第二通信接口的第3、4、5管脚通过导线分别与232通信单元的第7、8管脚和VSS相连；

第二路485通信单元的第5、第8管脚分别通过第四、第三电阻与第6、第7管脚相连；第二路485通信单元4的第一管脚通过选择开关的第3脚与处理器的第79管脚相连；第二路RS485通信单元的第4管脚、RS232通信单元的第10管脚通过导线与处理器的第78管脚相连；第二路RS485通信单元的第2、第3管脚通过导线与处理器的第95管脚相连；

RS232通信单元的第1、第3管脚通过电容相连，RS232通信单元的第4、第5管脚通过另一电容相连，电源通过电容分别与RS232通信单元的第2管脚相连；RS232通信单元的第6管脚通过电容接地、RS232通信单元的第15管脚通过导线接地；RS232通信单元的第7、第8管脚与第二通信接口的第3、4管脚通过导线相连而且与VSS并联两个发光二极管；RS232通信单元的第9管脚通过选择开关的第1脚与处理器的第79管脚相连；

存储单元的第8、第3和第7管脚通过电容与第4管脚连接；存储单元的第1、2、4、5、6、8管脚分别通过导线与处理器的第29、31、27、32、30、28管脚相连；

处理器的第72、38管脚通过电阻第7、第8电阻与3.3V电源相连；处理器的第94、76管脚通过第五、第六电阻接地。

可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS485通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS485通信单元或一个RS232通信单元；

所述第一路RS485通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；

所述第二路RS485通信单元或所述RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；

其中，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS232通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS232通信单元和一个RS485通信单元；

所述第一路RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；

所述第二路RS232通信单元和所述RS485通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；

其中，所述第二路RS232通信单元和所述RS485通信单元之间通过选择开关相连，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS232通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS232通信单元或一个RS485通信单元；

所述第一路RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；

所述第二路RS232通信单元或所述RS485通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；

其中，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

另一方面，提供一种应用于上面所述的协议转换装置的协议转换方法，所述方法可包括：

接收来自所述监控系统的A11协议命令；

将所述A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器；

所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器。

可选地，所述方法还可包括：接收所述油水井监控器返回的数据；将所述数据经由第二组通信单元送至所述处理器；所述处理器将所述数据存储在存储单元中，并经由所述第一组通信单元发往所述监控系统。

本实用新型实施例提供的协议转换装置，所述协议转换装置用信号线以RS485或RS232的方式分别与监控系统和油水井监控器连接，来自所述监控系统的A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器，所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器，以此方式能够实现在不更换现有油水井监控器(RTU)的情况下，使其符合A11协议，实现由自动化系统向生产物联网系统的过渡。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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。

图1是本实用新型实施例提供的协议转换装置与监控系统和油水井监控器的连接关系的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的协议转换装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的协议转换装置中的处理器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的协议转换装置中与监控系统耦接的一部分电路的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的协议转换装置中与RTU耦接的一部分电路的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的协议转换方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型提供一种协议转换装置，以将油水井监控器(RTU)自定义协议转换为中石油A11协议，是油水井监控器(RTU)向符合《油气生产物联网系统建设规定》的过渡产品。

图1是本实用新型实施例提供的协议转换装置与监控系统和油水井监控器的连接关系的示意图。参照图1，本实用新型实施例提供的协议转换装置3000安装在监控系统1000与油水井监控器(RTU)2000之间。协议转换装置3000与监控系统1000可用信号线以RS485或RS232的方式连接，同时，协议转换装置3000可与油水井监控器2000用信号线也以RS485或RS232的方式连接。RS485连接方式可以将二端的设备联网，RS232连接方式可以实现点对点的通信。这两种连接方式可以较好地实现自动化系统向生产物联网系统的过渡。

图2是本实用新型实施例提供的协议转换装置的结构示意图。参照图2，所述协议转换装置可包括：处理器、电源、第一组通信单元、第二组通信单元、存储单元和时钟单元。

其中，所述第一组通信单元与所述监控系统耦接(未示出)，所述第二组通信单元与所述油水井监控器耦接(未示出)，所述电源、所述第一组通信单元、所述第二组通信单元、所述存储单元和所述时钟单元分别与所述处理器耦接。

在协议转换装置工作时，来自所述监控系统的A11协议命令会经由所述第一组通信单元送至所述处理器，所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器。

本实用新型实施例提供的协议转换装置，所述协议转换装置用信号线以RS485或RS232的方式分别与监控系统和油水井监控器连接，来自所述监控系统的A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器，所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器，以此方式能够实现在不更换现有油水井监控器(RTU)的情况下，使其符合A11协议，实现由自动化系统向生产物联网系统的过渡。

需要指出的是，上面所述的第一组通信单元可包括RS485通信单元和/或RS232通信单元，所述第二组通信单元也可以包括RS485通信单元和/或RS232通信单元。也就是说，在本实用新型实施例中，第一组通信单元和第二组通信单元都可以为RS485通信单元和/或RS232通信单元。而且，RS485通信单元和RS232通信单元的数目在本实用新型中并不作具体限定。RS485通信单元可以为一或多个，RS232通信单元也可以为一或多个。在具体实施过程中，为节省成本，RS485通信单元和RS232通信单元可优选地只选取一个。即，第一组通信单元可包括一个RS485通信单元或一个RS232通信单元，第二组通信单元也可包括一个RS485通信单元或一个RS232通信单元

在一种实现方式中，可选地，所述第一组通信单元可包括第一路RS485通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS485通信单元和一个RS232通信单元。在此情况下，所述第一路RS485通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；所述第二路RS485通信单元和所述RS232通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；其中，所述第二路RS485通信单元和所述RS232通信单元之间通过选择开关相连，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

在另一种实现方式中，可选地，所述第一组通信单元可包括第一路RS485通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS485通信单元或一个RS232通信单元。在此情况下，所述第一路RS485通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；所述第二路RS485通信单元或所述RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；其中，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

在另一种实现方式中，可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS232通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS232通信单元和一个RS485通信单元。在此情况下，所述第一路RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；所述第二路RS232通信单元和所述RS485通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；其中，所述第二路RS232通信单元和所述RS485通信单元之间通过选择开关相连，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

在另一种实现方式中，可选地，所述第一组通信单元包括第一路RS232通信单元，所述第二组通信单元包括第二路RS232通信单元或一个RS485通信单元。在此情况下，所述第一路RS232通信单元与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第一通信接口与所述监控系统相连；所述第二路RS232通信单元或所述RS485通信单元分别与所述处理器相连接，并通过所述协议转换装置的第二通信接口与所述油水井监控器相连；其中，所述第一通信接口具有4个管脚，所述第二通信接口具有5个管脚。

在一个实施例中，第一组通信单元包括第一路RS485通信单元，第二组通信单元包括第二路RS485通信单元和一个RS232通信单元。在此情况下，协议转换装置的具体结构可如下：

所述时钟单元的两极分别与所述处理器的两个管脚通过导线相连；

所述第一通信接口的4个管脚分别与所述电源的2个管脚和第一路RS485通信单元的第6、第7管脚通过导线相连；第一路RS485通信单元的第5、第8管脚通过第一电阻、第二电阻与第6、第7管脚相连；

第一路485通信单元的第1、第4管脚与处理器的第68、第69管脚相连；第一路485通信单元的第2、第3管脚通过导线与处理器的第96管脚相连；

所述第二通信接口的第1、第2管脚分别与第二路485通信单元的第6、第7管脚相连；所述第二通信接口的第3、4、5管脚通过导线分别与232通信单元的第7、8管脚和VSS相连；

第二路485通信单元的第5、第8管脚分别通过第四、第三电阻与第6、第7管脚相连；第二路485通信单元4的第一管脚通过选择开关的第3脚与处理器的第79管脚相连；第二路RS485通信单元的第4管脚、RS232通信单元的第10管脚通过导线与处理器的第78管脚相连；第二路RS485通信单元的第2、第3管脚通过导线与处理器的第95管脚相连；

RS232通信单元的第1、第3管脚通过电容相连，RS232通信单元的第4、第5管脚通过另一电容相连，电源通过电容分别与RS232通信单元的第2管脚相连；RS232通信单元的第6管脚通过电容接地、RS232通信单元的第15管脚通过导线接地；RS232通信单元的第7、第8管脚与第二通信接口的第3、4管脚通过导线相连而且与VSS并联两个发光二极管；RS232通信单元的第9管脚通过选择开关的第1脚与处理器的第79管脚相连；

存储单元的第8、第3和第7管脚通过电容与第4管脚连接；存储单元的第1、2、4、5、6、8管脚分别通过导线与处理器的第29、31、27、32、30、28管脚相连；

处理器的第72、38管脚通过电阻第7、第8电阻与3.3V电源相连；处理器的第94、76管脚通过第五、第六电阻接地。

需要说明的是，为了稳定电压或其他控制目的，本实用新型实施例中的协议转换装置还可以按照需要包括至少一个电阻、至少一个电容以及至少一个发光二极管。其中，电阻、电容和发光二极管的具体数量和位置在本实用新型中可根据实际需要来选取。

所述处理器可以采用STM32F103为主芯片。在实施时，油水井自动化监控器协议装换装置可以例如每5分钟采集一次油水井监控器(RTU)参数，这些参数可包括油水井监控器(RTU)参数设置、当前井参数(所有模拟量、协议流量、数字量及开关量)、示功图、各相电流曲线、总功率曲线、时间等等，并将读取到的数据自动转换为符合A11协议的数据存储到协议转换装置的存储单元(存储器)中，通过RS-485或者RS-232方式，将符合A11协议的油水井监控数据传输到上位机监控系统中。

为更好地理解本实用新型的技术方案，下面参照图3-5进行进一步阐释。

本实用新型实施例中的协议转换装置可包括：处理器U1、电源U2、第一组通信单元(例如U3)、第二组通信单元(例如U4和U5)、存储单元U6和时钟单元JZ1。下面参照图3-5以第一组通信单元包括第一路RS485通信单元U3，第二组通信单元包括第二路RS485通信单元U4和一个RS232通信单元U5为例来对本实用新型进行进一步阐释。

油水井自动化监控器协议转换装置电路结构可包括微处理器U1，稳压电源U2、第1路RS485通信单元U3、第2路RS485通信单元U4、RS232串口通信单元U5、选择开关J1，数据存储单元U6与时钟单元JZ1。时钟单元JZ1的两极分别与微处理器U1的12/OSC_IN、13/OSC_OUT管脚通过导线相连；

监控系统的通信接口CH1的管脚1、2、3、4分别与稳压电源U2的2/Vout、3/Vin管脚和第1路RS485通信单元U3的6/A、7/B管脚通过导线相连；第1路RS485通信单元U3的5/G、8/V管脚通过R2、R1与通信单元U3的6/A、7/B管脚相连；

第1路RS485通信单元U3的1/R、4/D管脚与微处理器U1的68/PA9、69/PA10相连；第1路RS485通信单元U3的2/RE、3/DE管脚通过导线与微处理器U1的96/PE0管脚相连；

油水井自动化监控器协议转换装置的通信接口CH2的1、2管脚分别与第2路RS485通信单元U4的6/A、7/B管脚相连；油水井自动化监控器协议转换装置的通信接口CH2的3、4、5管脚分别与第2路RS232通信单元U5的7/T2O、8/R2I管脚和VSS通过导线相连；

第2路RS485通信单元U4的5/G、8/V管脚通过R4、R3与6/A、7/B管脚相连；第2路RS485通信单元U4的1/R通过选择开关J1的3脚与微处理器U1的79/PC11管脚相连；第2路RS485通信单元U4的4/D管脚、RS232串口通信单元U5的10/R2O管脚通过导线与微处理器U1的78/PC10管脚相连；第2路RS485通信单元U4的2/RE、3/DE管脚通过导线与微处理器U1的95/PB8管脚相连；

RS232串口通信单元U5的1/C1+、3/C1-管脚通过电容C9相连，RS232串口通信单元U5的4/C2+、5/C2-管脚通过电容C8相连，电源VCC通过电容C11分别与RS232串口通信单元U5的2/V+管脚相连；RS232串口通信单元U5的6/V-通过电容C10接地、RS232串口通信单元U5的15/GND管脚通过导线接地；RS232串口通信单元U5的7/T2O、8/R2I管脚与CH2的3、4管脚通过导线相连而且与VSS并联D3、D4；RS232串口通信单元U5的9/R2O管脚通过选择开关J1的1脚与微处理器U1的79/PC11管脚相连；

数据存储单元U6的8/VCC、3/WP、7/HOLD管脚通过电容C5与4/GND管脚连接；数据存储单元U6的1/CS、2/DO、4/GND、5/DI、6/CLK、8/VCC管脚分别通过导线与微处理器U1的29/PA4、31/PA6、27/VSS_4、32/PA7、30/PA5、28/VDD_4管脚相连；

微处理器U1的72/PA13、38/PB2管脚通过电阻R7、R8与3.3V电源相连；微处理器U1的94/BOOT0、76/PA14管脚通过电阻R5、R6接地。

油水井自动化监控器协议转换装置是一种将油水井监控器(RTU)自定义协议向A11协议转换的装置，在油水井监控器(RTU)的通信口以RS-232或RS-485与油水井自动化监控器协议转换装置的下端通信端口(CH2)连接，上位机监控系统的通信端口与油水井自动化监控器协议转换装置的上端通信端口(CH1)以RS-485的方式连接。当上位机监控系统发送A11协议监控命令时，A11协议监控命令首先由油水井自动化监控器协议转换装置接收，并转换为油水井监控器(RTU)的自助协议命令并下发至油水井监控器(RTU)；油水井监控器(RTU)则将数据传输并存储到油水井自动化监控器协议转换装置，并根据A11协议将实时数据传输至上位机监控系统。本实用新型实施例提供的协议转换装置安装方便、可靠性高，可在不更换油水井监控器(RTU)的情况下，实现现有自定义协议向A11协议的转换。

相应地，本实用新型还提供一种应用于上面所述的任一种协议转换装置的协议转换方法，参照图6，所述方法可包括：

61、接收来自所述监控系统的A11协议命令；

62、将所述A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器；

63、所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器。

其中，所述A11协议命令可以为符合A11协议的各种监控命令。

本实用新型实施例提供的协议转换方法，所述协议转换装置用信号线以RS485或RS232的方式分别与监控系统和油水井监控器连接，来自所述监控系统的A11协议命令经由所述第一组通信单元送至所述处理器，所述处理器将所述A11协议命令转换为自定义协议命令，并经由所述第二通信单元发往所述油水井监控器，以此方式能够实现在不更换现有油水井监控器(RTU)的情况下，使其符合A11协议，实现由自动化系统向生产物联网系统的过渡。

进一步地，油水井监控器(RTU)接收到所述自定义协议命令之后，可作出相应响应。相应地，所述协议转换方法还可包括：

接收所述油水井监控器返回的数据；

将所述数据经由第二组通信单元送至所述处理器；

所述处理器将所述数据存储在存储单元中，并经由所述第一组通信单元发往所述监控系统。

这里需要说明的是，在步骤61之前，当油水井自动化监控器协议转换装置安装完成后，还需要经历上电初始化过程。具体地，协议转换装置通电，微处理器、稳压电源、第1路RS485通信单元、第2路RS485通信单元、RS232串口通信单元管脚分别进行初始化，等待接收上位机A11协议监控命令。

当A11上位机监控系统向油水井监控器(RTU)发送监控命令，监控命令由油水井自动化监控器协议转换装置的CH1口接收，至微处理器U1，并由CH2口向对应的油水井监控器(RTU)发送监控命令。油水井监控器(RTU)返回的数据通过CH2口发送到微处理器U1，并按照《油气生产物联网系统建设规定》将存储到数据存储单元U6。然后将数据存储单元U6数据通过CH1口发送到A11上位机监控系统。

需要说明的是：上述实施例提供的协议转换装置仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的协议转换装置和协议转换方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，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。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。