RU2779709C1 - Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data - Google Patents
Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
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)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779709C1 true RU2779709C1 (en) | 2022-09-12 |
Family
ID=
Citations (8)
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)
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 | |
AU2003277772A1 (en) | Device for telemonitoring the state of aerial power lines (variants) | |
US20160048474A1 (en) | Remote terminal unit (rtu) hardware architecture | |
RU2779709C1 (en) | Apparatus for receiving, converting, and transmitting sensor and instrument data | |
CN101752901B (en) | Method, system, equipment and device for synchronizing data sampling at different places | |
CN110784854A (en) | Communication device and system | |
CN106324399A (en) | Electric power instrument capable of supporting remote control | |
CN105933460A (en) | Intelligent power supply monitoring system for college electronic circuit laboratory | |
CN105892421A (en) | Plug-in-card-configurable extended-type remote monitoring device and method | |
CN113156849B (en) | Industrial equipment data acquisition method and system and storage medium | |
CN209182682U (en) | Clicker detent system based on Internet of Things | |
CN112444288A (en) | Sensor system based on power over Ethernet and data transmission | |
RU204931U1 (en) | DATA COLLECTION AND TRANSMISSION DEVICE | |
CN212875859U (en) | Sensor data remote acquisition device | |
CN106706952B (en) | Multichannel high-speed time measurement system and time measurement data processing method | |
CN201754109U (en) | Temperature and humidity monitoring system based on low frequency slip ring signal transmission | |
CN206442402U (en) | Remote assisting system for grid equipment | |
CN213123327U (en) | Data acquisition mobile device and system | |
CN104793533A (en) | Distributed type synchronous underwater sound collection and real-time display analysis system | |
CN210090972U (en) | Remote data acquisition device based on GPRS wireless network | |
CN108334001A (en) | Acquisition system of Haidenhain absolute encoder | |
CN210777119U (en) | Non-destructive intelligent upgrading system for sewage treatment equipment | |
CN217467505U (en) | Multifunctional synchronous control device | |
CN112731853A (en) | Data acquisition transmission controller | |
CN111028497A (en) | A non-destructive intelligent upgrading system for sewage treatment equipment |