一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統及傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油氣田信息技術領域，具體涉及一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳 輸系統及傳輸方法。
【背景技術】
[0002] 儀表自動化技術作為信息化技術的一部分，也是當代高新技術中發展最快的領域 之一，幾十年來隨著世界自動化技術的飛速發展，我國油氣田自動化技術也得到了快速提 高。為油氣田開發生產過程自動化系統提供準確的數據，就需根據油氣田生產工藝及介質 的特點合理的選用自動化儀表。如對原油、天然氣、水和蒸汽的流量測量，對計量分離器、地 下水池、污油池、污水池、緩沖罐、原油罐、輕質油罐、液化氣罐的液位測量等。
[0003] 但是油氣田對于自動化的要求較高，現有的技術和方法無法達到滿足油氣生產儀 器儀表自動檢測和智能傳輸的要求。
【發明內容】
[0004] 為解決上述現有技術缺陷，本發明的目的在于提供一種油氣生產用儀表自偵檢 測智能傳輸系統，用于儀器儀表自偵檢測，所述油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統包 括：
[0005] -組FPGA邏輯處理單元，用于油氣生產儀器儀表中輸入的模擬信號以幀為節點 的碼元級自動檢測及模擬量轉換，所述FPGA邏輯處理單元之間用并行數據總線和控制信 號線相連；
[0006] -組模擬信號緩沖器，用于輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級同步調整，所述 模擬信號緩沖器各分別與一個FPGA邏輯處理單元相連；及
[0007] 模擬輸入單元和模擬信號輸出單元，所述模擬信號輸入單元和模擬信號輸出單元 分別與FPGA邏輯處理單元相連。
[0008] 其中，所述模擬信號輸入單元為4個，均由模擬信號均衡器和數字串行信號解碼 器組成，所述模擬信號均衡器與數字串行信號解碼器相連，所述模擬信號均衡器連接至所 述FPGA邏輯處理單元。
[0009] 所述模擬信號輸出單元為2個，均為編碼器。
[0010] 所述FPGA邏輯處理單元設置有外部控制組件模塊和外部通信接口，另一FPGA邏 輯處理單元設置有MCU單元和顯示單元。
[0011] 所述模擬信號為溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器模擬信號。
[0012] 本發明還提供了一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸方法，包括如下步驟，
[0013]1)獲取油氣生產中溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器實時模擬信號；
[0014] 2)將步驟1)中得到的模擬信號進行模擬量轉換，按照低通抽樣方法自行按模擬 量進行分類為Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同儀器儀表模擬信號區間的值；
[0015] 3)按照步驟2)區間的值進行定向傳輸，其傳輸方式可以按照模擬量的大小進行 調整。
[0016]進一步地，步驟2)低通抽樣自行按模擬量進行分類的方法遵循如下公式：
[0017]模擬信號量
[0018] 抽樣脈沖為：
[0019]
[0020] 由⑴和⑵可得信號序列：
[0021] (3)
[0022] 從滿足Ts<lA2fH)樣值序列中恢復原模擬信號：讓樣值序列過截止頻率為信號 最高頻率fH的低通濾波器：相當于只取n= 0 -項，
[0023]
[0024] 本發明的有益效果是：
[0025] 1.基于以幀為節點的碼元級調整，確保模擬信號得到高精度同步校正；2.采用 雙緩沖，可同時實現兩路模擬信號以幀為節點的碼元級同步調整；3.在模擬號精確處理方 面，采用了雙FPGA設計，提高了模擬信號的處理能力和處理速度，確保了以幀為節點的高 精度處理技術的實現；4.本系統還搭載了外部輸入和輸出模塊，可以通過外部按鍵輸入來 控制系統的工作，也可以通過串行接口與PC機互聯，實現遠程控制。同時系統搭載了顯示 單元，用于顯示系統的工作狀態及配置參數。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明原理框圖；
[0027] 圖2為本發明具體實施示意圖；
[0028] 圖3為本發明算法軟件模擬抽樣圖。
【具體實施方式】
[0029] 如圖1至圖3所示，一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，用于儀器儀表自 偵檢測，所述油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統包括：
[0030] -組FPGA邏輯處理單元1，用于油氣生產儀器儀表中輸入的模擬信號以幀為節點 的碼元級自動檢測及模擬量轉換，所述FPGA邏輯處理單元1之間用并行數據總線和控制信 號線相連；
[0031] 一組模擬信號緩沖器5,用于輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級同步調整，所述 模擬信號緩沖器5各分別與一個FPGA邏輯處理單元1相連；及
[0032] 模擬輸入單元和模擬信號輸出單元，所述模擬信號輸入單元和模擬信號輸出單元 分別與FPGA邏輯處理單元1相連。
[0033] 所述模擬信號輸入單元為4個，均由模擬信號均衡器2和數字串行信號解碼器3 組成，所述模擬信號均衡器2與數字串行信號解碼器3相連，所述模擬信號均衡器3連接至 所述FPGA邏輯處理單元1。
[0034] 所述模擬信號輸出單元為2個，均為編碼器4。
[0035] 所述FPGA邏輯處理單元1設置有外部控制組件模塊7和外部通信接口 8,另一 FPGA邏輯處理單元設置有MCU單元9和顯示單元10。
[0036] 所述模擬信號為溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器模擬信號。
[0037] 本發明還提供了一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸方法，包括如下步驟，
[0038] 1)獲取油氣生產中溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器實時模擬信號；
[0039] 2)將步驟1)中得到的模擬信號進行模擬量轉換，按照低通抽樣方法自行按模擬 量進行分類為Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同儀器儀表模擬信號區間的值；
[0040] 3)按照步驟2)區間的值進行定向傳輸，其傳輸方式可以按照模擬量的大小進行 調整。
[0041] 步驟2)低通抽樣自行按模擬量進行分類的方法遵循如下公式：
[0042] 模擬信號量
[0043] 抽樣脈沖為：
[0044]
[0045] 由⑴和⑵可得信號序列：
[0046]
[0047] 從滿足Ts<lA2fH)樣值序列中恢復原模擬信號：讓樣值序列過截止頻率為信號 最高頻率fH的低通濾波器：相當于只取n= 0 -項，
[0048]
[0049] 如圖3所示，信號是頻帶限制在（fL，fH)上，且fL較大的帶通型信號。如果采 用低通抽樣定理的抽樣速率fs多2fH，對其抽樣，算法軟件的推比結果就形成上下成波浪 的S型曲線。編碼器是模擬信號處理的核心，它的作用是通過比較樣值電流Is和標準電流 IW，從而對輸入信號抽樣值實現非線性量化和編碼。每比較一次輸出一位二進制代碼，且當 fs〈2fH時，出"1"碼，反之出"0"碼。
[0050] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，用于儀器儀表自偵檢測，其特征在于，所述 油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統包括： 一組FPGA邏輯處理單元，用于油氣生產儀器儀表中輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級 自動檢測及模擬量轉換，所述FPGA邏輯處理單元之間用并行數據總線和控制信號線相連； 一組模擬信號緩沖器，用于輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級同步調整，所述模擬 信號緩沖器各分別與一個FPGA邏輯處理單元相連；及 模擬輸入單元和模擬信號輸出單元，所述模擬信號輸入單元和模擬信號輸出單元分別 與FPGA邏輯處理單元相連。2. 根據權利要求述1所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，其特征在 于：所述模擬信號輸入單元為4個，均由模擬信號均衡器和數字串行信號解碼器組成，所述 模擬信號均衡器與數字串行信號解碼器相連，所述模擬信號均衡器連接至所述FPGA邏輯 處理單元。3. 根據權利要求述1所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，其特征在 于：所述模擬信號輸出單元為2個，均為編碼器。4. 根據權利要求述1所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，其特征在 于：所述FPGA邏輯處理單元設置有外部控制組件模塊和外部通信接口，另一FPGA邏輯處理 單元設置有MCU單元和顯示單元。5. 根據權利要求述1所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，其特征在 于：所述模擬信號為溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器模擬信號。6. 根據權利要求1至5所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸方法，其特征在 于：包括如下步驟， 1) 獲取油氣生產中溫度變送器、壓力變送器、載荷傳感器實時模擬信號； 2) 將步驟1)中得到的模擬信號進行模擬量轉換，按照低通抽樣方法自行按模擬量進 行分類為Xi，Xj，Xk，其中，i、j、k不同儀器儀表模擬信號區間的值； 3) 按照步驟2)區間的值進行定向傳輸，其傳輸方式可以按照模擬量的大小進行調整。7. 根據權利要求6所述的一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸方法，其特征在于： 步驟2)低通抽樣自行按模擬量進行分類的方法遵循如下公式：由⑴和⑵可得信號序列：從滿足Ts<lA2fH)樣值序列中恢復原模擬信號：讓樣值序列過截止頻率為信號最高 頻率fH的低通濾波器：相當于只取n= 0 -項，
【專利摘要】本發明公開了一種油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統，用于儀器儀表自偵檢測，所述油氣生產用儀表自偵檢測智能傳輸系統包括：一組FPGA邏輯處理單元，用于油氣生產儀器儀表中輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級自動檢測及模擬量轉換，所述FPGA邏輯處理單元之間用并行數據總線和控制信號線相連；一組模擬信號緩沖器，用于輸入的模擬信號以幀為節點的碼元級同步調整，所述模擬信號緩沖器各分別與一個FPGA邏輯處理單元相連，及模擬輸入單元和模擬信號輸出單元，所述模擬信號輸入單元和模擬信號輸出單元分別與FPGA邏輯處理單元相連，本發明還提供了一種智能傳輸方法。
【IPC分類】G01D18/00, G05B19/048
【公開號】CN104990569
【申請號】CN201510358780
【發明人】孫煥泉, 郭洪金, 耿延久, 武玉祥, 薛勝東, 徐丹, 宋俊述, 常波, 孟德嘉, 岳龍
【申請人】中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月26日