流量计算的制造方法

专利名称:流量计算的制造方法
【专利摘要】公开了一种流量计算机。在一个实例中，一种装置包括根据无线通信协议与一个或多个无线设备的网络通信的通信接口模块，执行远程终端单元应用的本地处理器，该远程终端单元应用经由该通信接口模块与该网络中的该设备通信，以及根据高速数据总线通信协议可通信地耦合该远程终端单元应用与该通信接口模块的底板。
【专利说明】流量计算机

【技术领域】
[0001] 本实用新型整体设及监管控制和数据获取系统并且更具体地设及流量计算机。

【背景技术】
[0002] 如在石油和煤气生产工业中使用的那些监管控制和数据获取（SCADA)系统常常 包括流量计算机作为生产过程系统中（例如在井口生产现场处）的设备的中央配件。流 量计算机用于执行流量计算、控制该系统、优化该系统、创建历史档案文件并且/或者与 SCADA网络通信。通过将流量计算机与被配置为执行控制诸如开启或关闭阀W及测量过程 参数之类的功能的现场设备（例如阀、阀定位器、开关、传感器、发射器等等）接口，使得经 由流量计算机监视并且/或者控制过程系统成为可能。该现场设备经由模拟、数字或组合 的模拟/数字总线中的任意一个，经由任意希望的通信介质（例如硬线、无线等等）和协议 (例如现场总线、Profibus⑥、HART⑥等等）与流量计算机接口。 实用新型内容
[0003] 公开了一种具有无线通信协议接口的流量计算机。在一个实例中，一种流量计算 机，包括根据无线通信协议与一个或多个无线设备的网络通信的通信接口模块专用集成电 路；远程终端单元专用集成电路，经由所述通信接口模块与所述网络中的所述设备通信； W及根据高速数据总线通信协议可通信地禪合所述远程终端单元专用集成电路与所述通 信接口模块专用集成电路的底板。
[0004] 特别的，流量计算机还包括外罩，所述外罩包括所述通信接口模块专用集成电 路、所述远程终端单元专用集成电路和所述底板。
[0005] 特别的，流量计算机经由太阳能系统向所述远程终端单元专用集成电路和所述通 信接口模块专用集成电路供电。
[0006] 特别的，所述通信接口模块专用集成电路包括；模块专用集成电路，所述模块专用 集成电路从所述远程终端单元专用集成电路接收请求并且经由所述底板返回响应数据，所 述模块专用集成电路将所述请求从高速数据总线通信协议转换成所述无线通信协议并且 将所述响应数据从所述无线通信协议转换成所述高速数据总线通信协议；网络管理器，所 述网络管理器控制与所述网络中的所述设备的通信的定时；W及服务器，所述服务器解释 来自所述模块专用集成电路的地址和命令并且向所述网络管理器通信所述地址和命令。
[0007] 特别的，客户端应用用于W下之中的至少一个；从所述网络中的所述设备获取所 述响应数据，执行错误检测或者执行系统诊断。
[000引特别的，所述通信接口模块专用集成电路进一步包括通用串行总线端口，W用于 W下之中的至少一个；允许高带宽应用更新，允许诊断日志的高带宽获取，经由所述模块专 用集成电路提供将要向所述设备发送的所述请求中的一个请求或者经由所述模块专用集 成电路获取所述响应数据。
[0009] 特别的，所述远程终端单元应用包括；所述远程终端单元专用集成电路包括：远 程终端单元接口，所述远程终端单元接口与w下之中的至少一个交互；本地应用或外部应 用或监管控制和数据获取系统的组件；数据库，所述数据库存储将要向所述网络中的所述 设备通信的请求，存储由所述设备基于所述请求提供的响应数据，并且向所述远程终端单 元接口提供所述响应数据；W及主机应用，所述主机应用经由所述底板向所述通信接口模 块发送所述请求，经由所述底板从所述通信接口模块接收所述响应数据，验证所述响应数 据并且向所述数据库发送所述响应数据W便存储。
[0010] 在另一个实例中，一种流量计算机，包括；远程终端单元专用集成电路，用于接收 将要被发送到无线设备的网络中的无线设备或多个无线设备的请求；并且通信接口模块 专用集成电路，所述通信接口模块专用集成电路经由所述流量计算机的外罩中所包括的底 板可通信地禪合到所述远程终端单元专用集成电路，所述底板根据高速数据总线通信协议 提供通信。
[00川特别的，所述远程终端单元专用集成电路：从所述无线设备获取响应数据，其中所 述响应数据是基于所述请求的；并且将所述至少一个请求或响应数据存储在与所述远程终 端单元专用集成电路相关联的数据库中。
[0012] 特别的，通信所述请求包括：经由所述通信接口模块专用集成电路，准备该样一 种请求信息，该请求信息对应于根据由无线设备的所述网络实现的无线通信协议的所述请 求，所述请求信息包括地址数据和命令数据；并且向所述通信接口模块专用集成电路中的 服务器提供所述地址数据和命令数据，所述服务器用于解释所述地址数据和所述命令数据 并且向所述通信接口模块专用集成电路中的网络管理器通信所述请求信息；并且向所述无 线设备传输所述请求信息，其中，所述网络管理器控制所述传输的定时。
[0013] 特别的，所述远程终端单元专用集成电路：收集数据；经由所述通信接口模块专 用集成电路，准备所述响应数据，所述响应数据将要经由所述底板根据所述高速数据总线 通信协议被通信到所述远程终端单元专用集成电路；并且经由所述底板向所述远程终端单 元专用集成电路发送所述响应数据。
[0014] 特别的，所述远程终端单元专用集成电路进一步生成在监管控制和数据获取系统 中将要被委任或解除委任的设备的实况列表。
[0015] 与传统技术相比，本申请所述设及的装置极大地被简化，具有更少的组件、安全评 级更低的机壳、较少的功率消耗、较少的配置并且仅具一个用于直接与现场设备通信的主 机。

【附图说明】

[0016] 图1示出了允许流量计算机经由无线HART?网关与现场设备的网络的通信的已知 系统；
[0017] 图2示出了包括示例性流量计算机的示例性系统，该示例性流量计算机具有与图 1的现场设备网络通信的无线协议接口模块；
[001引图3示出了实现图2的示例性系统的示例性方式；
[0019] 图4是用于表示为了实现图3的示例性流量计算机和/或更具体地图2的示例性 系统而可W执行示例性过程的流程图；
[0020] 图5是可用于并且/或者被编程为执行图4的示例性过程W实现图3的示例性流 量计算机和/或更具体地图2的示例性系统的示例性处理器平台的示意性说明。

【具体实施方式】
[0021] 流量计算机通常与远程终端单元（RTU)相关联，其中该RTU允许流量计算机与监 管控制和数据获取（SCADA)系统、分布式控制系统值C巧或任意其他控制系统中的其他组 件通信。如本文所使用的，SCADA系统、DCS和控制系统都被设及任意类型的控制系统并且 因此在该公开中可互换地使用。在一些已知的过程系统中，通过用流量计算机的功能来编 程，RTU可W取代流量计算机。然而，如本文所使用的，术语流量计算机设及流量计算机和 /或包括具有通信组件的独立流量计算机的RTU、具有流量计算机功能的独立RTU或流量计 算机与RTU(的集成的或作为独立接口设备）的组合的任意合适的配置。
[0022] 将流量计算机并入控制系统中设及允许流量计算机与一个或多个现场设备 通信。在现场设备与流量计算机之间创建、配置、操作并且/或者维护接口的成本和/ 或复杂度依赖于现场设备的类型、信令的对应类型（例如模拟、数字或模拟/数字的 组合），希望的通信媒介（例如硬线，无线等），和所实现的管控协议（例如现场总线、 Pro巧bus⑩、HART⑩?等等）。利用全部该些用于将现场设备与流量计算机接口的各种 模式，不同组件的结果集成和配置可能增加过程系统的施加、成本和复杂度同时降低系统 的可靠性。
[002引例如，图1示出了允许流量计算机102经由无线HART?网关108与现场设备106的 网络104的通信的已知系统100。现场设备106是根据无线HART?协议与网关108无线地 通信的无线设备。HART?协议通常被用于许多控制系统中，并且通过允许无线地进行通信而 基于该协议建立无线HART?。通常，无线HART?是可W实现主机（例如网关108)与用数字 信号来叠加回路电流的一个或多个发射器（例如现场设备106)之间的点对点网络方案的 高级协议。该协议还允许高级的能力如数据获取、过程控制和/或诊断。此外，无线HART? 允许网络（例如网络106)被构造成格型，W允许独立的设备（例如现场设备106)彼此通 信。格型网络通过如果具体路径失败则允许重路由流量，增加总体系统的稳定性。
[0024] 在图1的已知系统100中，流量计算机102包括处理器110,其中，经由处理器110 实现流量计算机102的功能。处理器110与长距离无线电台112通信W经由天线114向 SCADA系统（未显示）传输数据和其他信息。处理器110还可W与一个或多个I/O端口 120 通信，W与SCADA系统中的其他组件接口。然而，在图1的已知系统100中，流量计算机102 与无线HART?不兼容，因此阻止经由其中一个I/O端口 120的直接连接。为了克服该限制， 许多已知系统如已知系统100实施中间组件如网关108来作为到现场设备106的主机W根 据无线HART?传输请求和从现场设备106接收响应。因而，流量计算机102是向现场设备 106发送请求的网关108的主机并且经由网关108接收响应。为了接口流量计算机102和 网关108,已知系统100实现RS485链路或电缆122作为物理层W实现网关108与流量计算 机102之间的任意合适的通信协议（例如Mo化US、W太网等等）。
[0025] 因此，虽然可W用该方式将现场设备106连接到流量计算机102,但是已知系统 100引起需要相当大的时间和花费来实现的大量复杂性。例如，由于网关108和流量计算 机102应用不同的通信协议，所W必须使用不同的配置工具在网关108和流量计算机102 处独立地配置RS485链路122。此外，中间网关108增加已知系统100的复杂度，因为操作 两个主机的层次（流量计算机102是关于网关108的主机，并且网关108是关于现场设备 106的主机）而不是与全部较低设备通信的一个主机。该不仅该增加已知系统100的复杂 度和时间并且因此增加成本，而且降低系统的100的可靠性。
[0026] 由已知系统100引起的另一个成本设及独立的网关108和流量计算机102的物理 足迹。如图1中所示的，网关108被放置在外罩124中并且流量计算机102包括独立的外 罩126。典型地，外罩124、126必须符合适用于外罩124、126所位于的具体的环境条件的安 全标准。例如如果已知系统100被合并到石油和煤气生产现场中，则外罩124、126可W是 由美国电器制造商协会（NEMA)定义的NEMA4机壳。在图1的已知系统100中，将需要两个 调节外罩124、126,因为存在彼此远距离分离的两个独立的元件（例如流量计算机102和 网关108)。此外，在已知系统100中包括独立的网关108还需要附加设备来向网关108供 电。如图1中所示的，流量计算机102从第一电源128接收电力。虽然电源128可W是任 意合适的电源，但是在石油和煤气生产现场处的已知系统100的典型的实现通常使用太阳 能系统。第一电源128不仅向流量计算机102的处理器110而且供电而且向I/O端口 120 W及被插入在其中的任意接口模块供电。然而，在已知系统100中，网关108必须从也可W 是太阳能系统的第二电源130接收它自己的电力。结果，对于用于附加电源的设备的需要 W及增加的功率消耗进一步增加已知系统100的实现的成本。
[0027] 图2示出了包括示例性流量计算机202的示例性系统200,其中流量计算机202 具有无线协议接口（WPI)模块204 W与图1的现场设备208的网络206通信。在一些实现 中，与WPI模块相关联的无线通信协议可W是无线HART?,因而设备208的网络206对应于 图1的现场设备106的网络104。该示例性流量计算机202包括本地或局域处理器210,处 理器210包括流量计算机202的核屯、功能。本地处理器210可W是任意类型的处理单元 如处理器内核、处理器和/或微处理器。本地处理器210与长途无线电212通信，W经由天 线214与SCADA系统通信。示例性流量计算机202的本地处理器210还与一个或多个I/O 端口 216通信，其中一个I/O端口 216被禪合到WPI模块204。
[002引如图2中所示的，本地处理器210和WPI模块204都被包括在单个外罩218中，因 而与（需要两个独立的外罩124、126的）图1的已知系统100相比降低满足调节安全标准 的成本。除了单个外罩218之外，由单个电源220向本地处理器210和WPI模块204两者 供电，在一些实例中，电源220可W是太阳能系统或者任意其他合适的电源。结果，当与图 1的已知系统100相比时还降低设备的成本和消耗的功率。
[0029] 通过如上文所解释那样地配置的示例性流量计算机202,流量计算机202可W经 由网络无线电发射器和/或接收器222与设备208的网络206通信。如本文所使用的，术 语无线电设及任意独立的或组合的无线发射器或无线接收器。如图2中所示的，网络无线 电222可W通过被用作物理层的RS458链路224,经由WPI模块204与流量计算机202通 信，W实现任意合适的通信协议（例如HART)。与图2的已知系统100不同，网络无线电222 和WPI模块204都被配置为实现相同的无线协议。因此，仅需要仅使用一个配置工具的一 个配置步骤。如下文将结合图3所更完整地解释的，在流量计算机202中内部地实现其他 通信配置。结果，示例性系统200比图1的已知系统102极大地被简化，具有更少的组件、 安全评级更低的机壳、较少的功率消耗、较少的配置并且仅具一个用于直接与现场设备208 通信的主机。
[0030] 与用于流量计算机202的外罩218的安全标准类似，网络无线电222可w符合特 定环境安全标准。网络无线电222可W例如是符合NFPA 70第一类第一分支的无线电收发 器，W允许在危险区域环境中的放置。另外地或可替换地，在一些实例中，网络无线电222 还可W被包括在流量计算机202中，因而网络无线电222类似于长途无线电212 -样位于 外罩218中W进一步降低用于实现系统200的安全评级机壳的数量，另外，在一些实例中， 将网络无线电222直接集成到WPI模块204中，因而进一步降低示例性流量计算机202的 总体足迹，并且相应地安全评级外罩218的尺寸。网络无线电222是处于外罩218之中还 是外罩218外部可W依赖于用于系统200的具体应用。
[0031] 图3示出了用于实现图2的示例性流量计算机202的示例性方式。如上文结合图 2所述的，图3的示例性流量计算机202包括示例性本地处理器210和WPI模块204。本 地处理器210执行与之相关联的编码指令W及与SCADA接口 302、本地应用304、一个或多 个外部接口 306、操作员接口 307和远程终端单元（RTU)应用308相关联的编码指令。RTU 应用308可W包括多个组件，该组件包括底板驱动器310、主机应用312、数据库314和RTU 接口 316。WPI模块204包括模块处理器318,模块处理器318可W是任意类型的处理单元 (例如处理器内核、处理器和/或微处理器）W执行与之相关联的编码指令W及与板驱动器 320、模块应用322、模块接口 324、网络（例如HART)服务器326、网络管理器328和无线串 行驱动器330相关联的编码指令。
[0032] 为了允许操作员与流量计算机202的示例性本地处理器210和/或模块处理器 318交互，示例性流量计算机202包括任意类型的显示器332。在一些实例中，示例性显示 器332可W是被合并到流量计算机202中的本地显示器，如图3中所示。在其他实例中，显 示器332可W位于经由外部接口 306与流量计算机202接口 W向流量计算机202的提供输 入并且/或者接收来自流量计算机202的输出的外部设备334上。示例性显示器332包括 但不限于能够显示用户接口（例如操作员接口 307)的计算机监视器、计算机屏幕、电视机、 移动设备（例如智能电话、黑替"和/或iPhone ?)等等和/或由本地处理器210和/或模 块处理器318实现的应用。
[0033] 可替换地或另外地，操作员可W通过经由长途无线电212向流量计算机202并且 从流量计算机202传输数据，经过SCADA系统中的其他组件与流量计算机202交互。因此， 本地处理器210包括SCADA接口 302, W允许根据本领域已知的方法的该通信。
[0034] 由图3的流量计算机202的本地处理器210执行的示例性本地应用304包括用于 提供流量计算机的核屯、功能的典型的流量计算机应用。本地应用304可W例如监视来自对 应的系统中的各种现场设备（例如现场设备208)的数据，基于接收的数据执行流量计算， 优化系统的生产，经过控制算法处理数据，准备将要被传输到SCADA系统中的其他组件的 数据并且/或者创建该流量计算机202正在监视的系统的历史档案文件。
[0035] 图3的示例性流量计算机202能够通过经由RTU应用308和与WPI模块204接口， 关于无线现场设备208执行所述任务，并且WPI模块204因而经由网络无线电222与现场 设备208接口。在一些实例中，流量计算机202的本地处理器210和WPI模块204的模块 处理器318都与流量计算机202中的底板336通信。就该点而言，在图3的示例性流量计 算机202中的处理器210、318都包括对应的底板驱动器310、320 W管理根据任意合适的高 速通信协议（例如通用串行总线扣SB)、W太网、串行、同步串行等等）实现的数据总线的两 端。在图3的示例性流量计算机202的底板336的配置中，本地处理器210是主机，其可W 向WPI模块204发出请求，WPI模块204是从机。
[0036] 在操作中，将要被发送到WPI模块204的请求可W源自SCADA主机系统或经由 SCADA接口 302的其他SCADA系统组件、经由外部接口 306与流量计算机202通信的外部设 备334或经由本地显示器332提供的操作员接口中的任意一个。此外，请求可W源自由本 地处理器210执行的本地应用304。在一些实例中，源自该些源中的任意一个的请求可W经 由RTU接口 316向RTU应用308通信该请求。在一些实例中，外部设备334可W经由RTU 接口 316代替经由外部接口 306,直接与RTU应用308通信。随着RTU接口 316接收该请 求，RTU接口 316可W向数据库314转发该请求，其中在数据库314中存储该请求。在一些 实例中，RTU接口 316包括与数据库314交互的配置接口，W允许任意合适的配置工具提供 操作配置选项。另外，RTU接口 316提供与网络206相关联的实时或历史数据的获取。
[0037] 所示实例的数据库314与主机应用312通信。主机应用312可W扫描数据库314 W发现任意新请求，其中主机应用312向底板驱动器310提供该新请求W被传输到WPI模 块204, WPI模块204作为从机W响应该请求。在图3的该示例性流量计算机202中，主机 应用312包括周期性的更新例程，W允许RTU应用308轮询与图2中所示的流量计算机202 的每个I/O端口 216相关联的每个I/O模块（例如WPI模块204)。因此，当RTU应用308 轮询WPI模块204时，从WPI模块204获取响应，验证该响应并且随后将该响应存储在数据 库314中。因此，除了任意具体的请求之外，主机应用312可W使用周期性的更新例程来轮 询网络206中的每个无线现场设备208, W收集主要值更新。在一些实例中，可W基于近似 一秒钟的时间间隔重复该过程。按照该方式，获得请求响应，并且然后可W经由显示器332、 外部设备334和/或SCADA系统中的其他组件向操作员提供该请求响应。在一些实例中， 主机应用312可W直接与其他应用通信，因而接收请求并且/或者返回响应而无需将信息 存储在数据库314中。经由外部设备334执行的资产管理系统（AM巧可W例如直接经由主 机应用312从网络206请求并且收集设备诊断和/或资产信息并且绕过数据库314。另外 地或可替换地，在一些实例中，应用可W具有到数据库314的直接通路而无需经过RTU应用 308 的 RTU 接口 316。
[003引除了存储请求和基于该请求所收集的响应数据之外，图3的示例性流量计算机的 数据库314还可W提供用于网络206中的每个现场设备208 W及用于总体系统的结构，W 准备活动设备的列表并且指示该设备是被委任还是被解除委任（即WPI模块204是否建 立从具体现场设备208到轮询数据的专用连接）。如上文所解释的，该示例性数据库314中 的该些结构可用于流量计算机202中（例如本地应用304)或流量计算机202外部（例如 SCADA主机系统）的其他应用。
[0039] 如已经描述的，WPI模块204经由底板336,经过RTU应用308向本地处理器210 发送并且从本地处理器210接收全部通信。在所示实例中，WPI模块204的底板驱动器320 最初接收从主机应用312发送的任意请求并且向模块应用322提供请求。图3的示例性模 块应用322可W通过转换请求中的数据W符合由无线现场设备208实现的对应的无线通信 协议（例如无线HART?)，解释用于该请求W便后续使用。示例性模块应用322还通过管理 并且提供到网络服务器326的通信（例如请求），作为到网络服务器326的客户端。网络 服务器326根据网络206的对应的无线通信协议解释由模块应用322准备的地址和命令， 并且向网络管理器328通信该地址数据和命令数据。由模块应用322提供的地址数据可W 用于例如网络服务器326、网络无线电222或连接到网络206的任意现场设备208。随着地 址和命令数据可用，网络管理器328控制经过网络206的通信的定时并且包括网络格型算 法W确保来自合适的源的数据的传递和获取。具体地，全部通信经由网络无线电222被传 输到网络206。因此，WPI模块204还包括无线电串行驱动器330 W控制用于实现用于向并 且从网络无线电222携带信号的通信协议的物理层（例如RS458链路224)。然而，在一些 实例中，网络无线电222可W被合并到示例性流量计算机202的外罩218中。在该实例中， WPI模块204可W包括用于同轴电缆的插座W廉价网络无线电222。在其他实例中，网络无 线电222被集成到WPI模块204中，因而同轴电缆将WPI模块204直接连接到外罩218上 的天线，其中通过天线向无线网络206的现场设备208传输并且从无线网络206的现场设 备208接收数据。
[0040] 在从现场设备208获取基于请求的响应数据之后，经由与用于发送该请求的路 径相反的路径（例如从网络无线电222并且经过无线电串行驱动器330、网络管理器328和 网络服务器326)将该响应数据返回模块应用322。模块应用322基于在对于该请求的响应 中获取的数据，执行错误检查和/或系统诊断。模块应用322还通过转换该响应数据W符 合在底板336上实现的高速通信协议来准备响应数据，并且随后向底板驱动器320提供该 准备的响应数据W被传输到如上文所述的RTU应用308。
[0041] 除了对经由RTU应用308接收的请求起作用之外，模块应用322还执行各种与无 线设备208相关联的内部任务，而无需接收具体请求。通过执行该些内部任务，模块应用 322可W收集在未来的请求中可能经由RTU应用308捜索的相关信息。该样，增加示例性 流量计算机202的总体效率，因为用于请求的响应时间被降低。模块应用322可W例如从 网络服务器326请求现场设备208的列表，该列表然后可W被存储在上述数据库314的设 备208的列表中。在一些实例中，模块应用322还可W收集与将要被存储在数据库314中 的现场设备208相关的信息，包括用户定义的标签、序列号、过程值配置（例如单位）等等。 在一些实例中，模块应用322可基于网络的用户定义，触发网络重配置。另外，模块应用322 可W监视现场设备208的可用性，W增加用于请求的响应时间。此外，当模块应用322识别 "丢失的"现场设备208时（例如连接失败），模块应用322可W自动地准备失败响应，其中 当接收到对应于"丢失的"现场设备208的请求时提供该失败响应。
[0042] 另外或可替换地，模块应用322可W经由图3的示例性模块接口 324将接收的请 求直接发送到WPI模块204中。在一些实例中，模块接口 324可W对应于并且控制WPI模 块204上的通用串行总线扣SB)端口。按照该方式，示例性模块接口 324提供专用高带宽 接口，W允许对WPI模块204的内容更新程序和/或应用和/或诊断日志的获取。模块接 口 324还可W按照上文对于经由RTU应用308所发送的请求类似的方式，提供用于网络206 的现场设备208的数据的请求
[0043] 虽然在图3中已经示出了用于实现图2的流量计算机202的示例性方式，但是可 W用任意其他合适的方式组合、分割、重组、省略、排除并且/或者实现图3中所示的数据结 构、元件、过程和设备。此外，可W由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意组 合实现示例性SCADA接口 302、示例性本地应用304、一个或多个示例性外部接口 306、示例 性操作员接口 307、示例性RTU应用308、示例性底板驱动器310、示例性主机应用312、示例 性数据库314、示例性RTU接口 316、示例性底板驱动器320、示例性模块应用322、示例性模 块接口 324、示例性网络服务器326、示例性网络管理器328、示例性无线电串行驱动器330 和/或更具体图3的示例性流量计算机202。此外，除了图3中所示的元件、过程和/或设 备之外，示例性流量计算机202可W改为或另外包括附加的元件、过程和/或设备，并且/ 或者可W包括所示数据结构、元件、过程和/或设备中的任意一个或全部。
[0044] 图4是用于表示为了实现图3的示例性流量计算机202并且/或者更普遍地图2 的示例性系统200而可W执行示例性过程的流程图。更具体地，图4的示例性过程可W表示 该样一种机器可读指令，该机器可读指令包括由处理器如在下文结合图5所讨论的示例性 处理器平台500中所示的处理器512执行的程序。该程序可W被实现软件中，该软件可W 被存储在有形的计算机可读介质如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多用途盘值VD)、藍光 盘或与处理器512相关联的存储器上。可替换地，可W使用专用集成电路（ASIC)、可编程逻 辑器件（PLD)、现场可编程口阵列（FPLD)、离散逻辑、硬件、固件等等的任意组合来实现图4 的示例性过程中的一些或全部。并且，图4的示例性操作中的一个或多个可W被手动地实 现或者被实现为任意前述技术的组合例如固件、软件、离散逻辑和/或硬件的任意组合。此 夕F，虽然主要参考图3的示例性流量计算机202描述示例性过程，但是可W可替换地使用用 于实现图4的示例性过程的许多其他方法。可W例如改变方框的执行次序并且/或可W 改变、排除或组合一些所述方框。另外，可W例如由独立的处理线程、处理器、设备、离散逻 辑、电路等等顺序地并且/或者并行地执行图4的示例性过程中的任意一个或全部。
[0045] 如上所述，可W使用存储在有形的计算机可读介质如硬盘驱动器、闪存、只读存储 器（ROM)、压缩盘（CD)、数字多用途盘值VD)、高速缓冲存储器、随机访问存储器（RAM)和/ 或用于将信息存储任意持续时间（例如延长的时间周期、永久地、简短的瞬间、临时地缓存 并且/或者用于信息的高速缓冲存储）的任意其他存储介质上的编码指令（例如计算机可 读指令）实现图4的示例性过程。如本文所使用的，术语有形的计算机可读介质被明确地定 义为包括任意类型的计算机可读存储器并且排除传播信号。另外或可替换地，可W使用存 储在非瞬态可读计算机介质如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字多用途盘、高速 缓冲存储器、数据服务存储器和/或用于将信息存储任意持续时间（例如延长的时间周期、 永久地、简短的瞬间、临时地缓存并且/或者用于信息的高速缓冲存储）的任意其他存储介 质上的编码指令（例如计算机可读指令）实现图4的示例性过程。如本文所使用的，非瞬 态可读计算机介质明确地定义为包括任意类型的计算机可读存储器并且排除传播信号。如 本文所使用的，使用短语"至少"作为权利要求的前序中的过渡术语，其与术语"包括"一样 是开放式结尾的。因此，使用"至少"作为前序中的过渡术语的权利要求可W包括除了权利 要求中明确所述的那些元件之外元件。
[0046] 图4的示例性过程在方框400处开始，其中在方框400处，流量计算机（例如202) 的RTU应用（例如308)接收将要被发送到网络（例如206)的无线现场设备（例如208) 的请求。在一些实例中，根据无线HART?通信协议配置网络（例如网络206)。然而，可W根 据任意合适的无线通信协议实现图4的示例性过程。请求可W对应于位于对应的控制系统 中的设备（例如208)的校准、诊断、数据获取、控制、资产管理或过程优化中的任意一个。 此外，请求可W源自本地应用（例如304)、SCADA系统的另一个组件或任意其他外部设备 (334)中的任意一个。由RTU应用（例如308)接收的请求随后可W被存储在数据库（例如 314)中（方框 402)。
[0047] RTU应用（例如308)的主机应用（例如312)然后确定将要被通信到对应的现场 设备（例如208)的请求（方框404)。为了确定该请求，主机应用（例如312)扫描数据库 (例如314)，该数据区被设置为触发关于待发送的请求的主机应用（例如312)。另外，主 机应用（例如312)还包括周期性更新的例程，W在设置的时间间隔上轮询每个为了（例 如206)中的无线设备（例如208)。因此，主机应用（例如312)还可W生成合适的请求W 实现最新的例程。在已识别全部待发送的请求之后，主机应用（例如312)向无线协议接口 (WPI)模块（例如204)发送该请求（方框406)。经由被可通信地禪合到WPI模块（例如 204)和流量计算机（例如202)的用于执行RTU应用（例如308)的本地处理器（例如210) 的底板（例如336)发送该请求。
[0048] 在请求被传输到WPI模块（例如204)之后，模块应用（例如322)转换该请求W符 合由现场设备（例如208)实现的无线通信协议（方框408)。在一些实例中，WPI模块（例 如204)可W直接经由模块接口（例如324) W代替根据上文简述的示例性过程经由RTU应 用（例如308)接收请求。在该实例中，WPI模块（例如204)类似地转换该请求，W符合对 应的无线通信协议（方框408)。具体地，该转换过程包括该模块应用（例如322)基于该协 议准备地址和命令数据。该转换后的请求然后被被传输到合适的无线现场设备（例如208) (方框410)。随着模块应用（例如322)向根据该无线通信协议实现的网络服务器（例如 326)提供转换的请求的该地址和命令数据，实现该请求的该传输。网络服务器（例如326) 向网络管理器（例如328)通信请求信息，该网络管理器控制经由无线发射器（例如222) 到网络（例如206)中的各种无线现场设备（例如208)的通信，因而每个请求它的合适 的接收方无线现场设备（例如208)接收。在请求被传输到现场设备（例如208)之后，经 过反向过程获取响应数据（方框412)。即现场设备（例如208)经由无线电接收器（例如 222)，基于该请求将响应数据通信回到WPI模块（例如204)。网络管理器（例如328)控 制设备（例如208)的定时和通信。向网络服务器（例如326)提供响应数据，并且向模块 应用（例如322)供应该响应数据。在一些实例中，模块应用（例如322)可W从现场设备 (例如208)获取数据而无需如上文结合图3所述地首先从RTU应用（例如308)接收请求。 在该实例中，当在方框406处向WPI模块（例如204)发送请求之后，模块应用（例如322) 可能已经收集与一个或多个请求相关联的响应数据。因此，模块应用（例如322)可能已经 准备向RTU应用（例如308)发送回响应数据，如下文将更详细地描述的。
[0049] 在接收到响应数据之后，模块应用（例如322)通过在该响应数据上执行错误检 查，确定在该响应数据中是否存在错误（方框414)。如果模块应用（例如322)检测到错 误，则模块应用（例如322)确定是否应该重发对应的请求（方框416)。如果该错误使得 重发请求合适，则示例性过程返回到方框410 W再次传输该请求。如果该请求使得第二请 求无益，则模块应用（例如322)准备与该响应数据相对应的错误消息（方框418)。在图4 的示例性过程中的该时刻，模块应用（例如322)转换响应数据（和任意对应的错误消息） W符合由地板（例如336)实现的标准高速通信协议（方框420)。类似地，在模块应用确定 该响应数据不包括任何错误消息的情况中（方框416)，该过程直接前进到方框420 W如上 所述地转换该响应数据。
[0050] 随着响应数据被合适地转换，模块应用向流量计算机（例如202)的RTU应用（例 如308)发送响应数据（方框422)。经由底板驱动器（例如310、320)在底部（例如336)上 传输该响应数据并且由主机应用（例如312)接收该响应数据，其中在主机应用（例如312) 中验证该响应数据。主机应用（例如312)然后向RTU应用（例如308)的数据库（例如 314)提供该响应数据W便被存储（方框424)。RTU应用（例如308)然后可W向对应的请 求的源提供该响应数据，其中该源包括本地应用（例如304)、外部设备（例如334)或SCADA 系统的其他组件中的任意一个（方框426)。在一些实例中，RTU应用（例如308)可W向任 意应用或设备提供该响应数据而无需首先将该响应数据存储在数据库（例如314)中。另 夕F，在经由模块接口（例如324)发起该请求的情况中，模块应用（例如322)可W向模块接 口（例如324)提供该响应数据W代替将其发送到RTU应用（例如312)。图4的示例性过 程然后确定流量计算机（例如202)是否继续监视网络（例如206)的无线设备（例如208) (方框428)。如果是，则该过程返回到方框400 W接收新的请求并且重复该示例性过程。如 果流量计算机（例如202)不继续监视无线现场设备（例如208)，则该过程结束。
[0化1] 图5是可用于并且/或者被编程为执行图4的示例性过程W实现图3的示例性流 量计算机和/或更具体地图2的示例性系统的示例性处理器平台500的示意性说明。示例 性实例的平台500包括处理器512。可W例如由来自任意希望的族或制造商的一个或多个 微处理器或控制器实现处理器512。
[0052] 处理器512包括本地存储器513 (例如高速缓冲存储器）并且经由总线518与包 括易失性存储器514和非易失性存储器516的主存储器通信。可W由同步动态随机访问存 储器（SDRAM)、动态随机访问存储器值RAM)、RAMBUS动态随机访问存储器（畑RAM)和/或 任意其他类型的数据服务器设备实现易失性存储器514。可W由闪存和/或任意其他类型 的存储器设备实现非易失性存储器516。可W由存储器控制器控制到主存储器514和516 的通路。
[0053] 处理器平台500还包括接口电路520。可W由任意类型的接口标准如W太网接口、 通用串行总线扣SB)和/或PCI Express接口实现接口电路520。一个或多个输入设备522 被连接到接口电路520。输入设备522允许用户将数据和命令输入到处理器512中。可W 例如由键盘、鼠标、触摸屏、跟踪板、跟踪球、滑鼠和/或语音识别系统实现输入设备。一个 或多个输出设备524也被连接到接口电路520。可W例如由显示器设备（例如液晶显示器、 阴极射线管显示器（CRT)、打印机和/或扬声器）实现输出设备524。接口电路520因此典 型地包括图形驱动卡。
[0化4] 接口电路520还包括通信设备如调制解调器或网络接口卡，W助于经由网络 526 (例如W太网连接、数字用户线路值化)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等等）与外部 计算机的数据交换。
[0化5] 处理器平台500还包括一个或多个用于存储软件和数据的大规模存储设备528。 该大规模存储设备528的实例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、压缩盘驱动器和数字多用途 盘值VD)驱动器。
[0化6] 可W将用于实现图4的示例性过程的编码指令532存储在大规模存储设备528 中、在易失性存储器514中、在非易失性存储器516中并且/或者在可去除的存储器介质如 CD或DVD上。
[0化7] 虽然本文已经描述了特定示例性方法、装置和制品，但是本专利覆盖范围不限于 此。该实例适用于作为非限制性的说明性实例。相反，本专利覆盖在文字上或者在等效物 的教义之下落入所附权利要求的范围中的全部装置和制品。
【权利要求】
1. 一种流量计算机，包括： 根据无线通信协议与一个或多个无线设备的网络通信的通信接口模块专用集成电 路； 远程终端单元专用集成电路，经由所述通信接口模块与所述网络中的所述设备通信； W及 根据高速数据总线通信协议可通信地禪合所述远程终端单元专用集成电路与所述通 信接口模块专用集成电路的底板。2. 如权利要求1所述的流量计算机，还包括外罩，所述外罩包括所述通信接口模块专 用集成电路、所述远程终端单元专用集成电路和所述底板。3. 如权利要求1所述的流量计算机，其中，经由太阳能系统向所述远程终端单元专用 集成电路和所述通信接口模块专用集成电路供电。4. 如权利要求1所述的流量计算机，其中，所述通信接口模块专用集成电路包括： 模块专用集成电路，所述模块专用集成电路从所述远程终端单元专用集成电路接收请 求并且经由所述底板返回响应数据，所述模块专用集成电路将所述请求从高速数据总线通 信协议转换成所述无线通信协议并且将所述响应数据从所述无线通信协议转换成所述高 速数据总线通信协议； 网络管理器，所述网络管理器控制与所述网络中的所述设备的通信的定时；W及 服务器，所述服务器解释来自所述模块专用集成电路的地址和命令并且向所述网络管 理器通信所述地址和命令。5. 如权利要求4所述的流量计算机，其中，客户端应用用于W下之中的至少一个；从所 述网络中的所述设备获取所述响应数据，执行错误检测或者执行系统诊断。6. 如权利要求4所述的流量计算机，其中，所述通信接口模块专用集成电路进一步包 括通用串行总线端口，W用于W下之中的至少一个；允许高带宽应用更新，允许诊断日志的 高带宽获取，经由所述模块专用集成电路提供将要向所述设备发送的所述请求中的一个请 求或者经由所述模块专用集成电路获取所述响应数据。7. 如权利要求1所述的流量计算机，其中，所述远程终端单元专用集成电路包括： 远程终端单元接口，所述远程终端单元接口与W下之中的至少一个交互；本地应用或 外部应用或监管控制和数据获取系统的组件； 数据库，所述数据库存储将要向所述网络中的所述设备通信的请求，存储由所述设备 基于所述请求提供的响应数据，并且向所述远程终端单元接口提供所述响应数据；W及 主机应用，所述主机应用经由所述底板向所述通信接口模块发送所述请求，经由所述 底板从所述通信接口模块接收所述响应数据，验证所述响应数据并且向所述数据库发送所 述响应数据W便存储。8. -种流量计算机，包括： 远程终端单元专用集成电路，用于接收将要被发送到无线设备的网络中的无线设备或 多个无线设备的请求；并且 通信接口模块专用集成电路，所述通信接口模块专用集成电路经由所述流量计算机的 外罩中所包括的底板可通信地禪合到所述远程终端单元专用集成电路，所述底板根据高速 数据总线通信协议提供通信。9. 如权利要求8所述的流量计算机，其中，所述远程终端单元专用集成电路： 从所述无线设备获取响应数据，其中所述响应数据是基于所述请求的；并且 将所述至少一个请求或响应数据存储在与所述远程终端单元专用集成电路相关联的 数据库中。10. 如权利要求8所述的流量计算机，其中，通信所述请求包括： 经由所述通信接口模块专用集成电路，准备该样一种请求信息，该请求信息对应于根 据由无线设备的所述网络实现的无线通信协议的所述请求，所述请求信息包括地址数据和 命令数据；并且 向所述通信接口模块专用集成电路中的服务器提供所述地址数据和命令数据，所述服 务器用于解释所述地址数据和所述命令数据并且向所述通信接口模块专用集成电路中的 网络管理器通信所述请求信息；并且 向所述无线设备传输所述请求信息，其中，所述网络管理器控制所述传输的定时。11. 如权利要求8所述的流量计算机，其中，所述远程终端单元专用集成电路： 收集数据； 经由所述通信接口模块专用集成电路，准备所述响应数据，所述响应数据将要经由所 述底板根据所述高速数据总线通信协议被通信到所述远程终端单元专用集成电路；并且 经由所述底板向所述远程终端单元专用集成电路发送所述响应数据。12. 如权利要求8所述的流量计算机，其中，所述远程终端单元专用集成电路进一步生 成在监管控制和数据获取系统中将要被委任或解除委任的设备的实况列表。
【文档编号】G05B19-418GK204287908SQ201320277172
【发明者】J·D·帕伦特, R·J·范德拉 [申请人]布里斯托尔D/B/A远程自动化解决方案公司