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专利号: 202110096684X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1:采用WIA‑PA网关设备、RTU设备、现场设备和手持搭建网络结构,并为WIA‑PA网关设备、RTU设备、现场设备和手持编号;

步骤2:手持移动到要访问的油田现场设备的无线传输范围内,监听RTU设备广播的信标帧入网;手持监听到RTU设备广播的信标帧入网以后,在CFP阶段通过RTU设备完成网络配置、网络性能和健康信息的采集操作;

步骤3:在簇内通信阶段,手持向RTU设备发出访问现场设备数据请求;

步骤4:RTU设备收到手持发送的访问请求后,向WIA‑PA网关设备发出超帧更新请求网络层命令帧,请求同意手持访问现场设备数据;

步骤5:WIA‑PA网关设备收到超帧更新响应网络层命令帧后,WIA‑PA网关设备通过解析超帧更新请求网络层命令帧,判断手持访问的现场设备是否是本网络管理的现场设备,如果属于本网络WIA‑PA网关设备所管理的现场设备,则WIA‑PA网关设备重新分配超帧时隙;

步骤6:WIA‑PA网关设备下发新的超帧结构,RTU设备收到WIA‑PA网关设备下发的新的超帧结构后,向现场设备和手持返回新的超帧结构;

步骤7:手持收到RTU设备发送的新的超帧结构后,通过时间同步算法更新本地时间,完成精确时间同步;

步骤8:在下一个超帧簇内通信阶段,现场设备N1,N2,N3和N4向RTU设备上传数据;

步骤9:RTU设备收到手持m发送的数据应答后,RTU设备将现场设备N1,N2,N3和N4的数据发送给WIA‑PA网关设备;

步骤10:在步骤8中,若RTU设备收到的数据应答都为Y,则跳转到步骤11;若RTU设备收到的数据应答不全为Y,则回复N的手持需要重新向RTU设备发出访问现场设备数据请求,即跳转到步骤3,重复执行步骤3到步骤9,直到RTU设备收到的手持的应答全部为Y时,此时多个手持访问现场设备数据结束,跳转到步骤11;

步骤11:手持访问现场设备数据结束后,RTU设备向WIA‑PA网关设备发出超帧更新请求网络层命令帧,要求恢复到原先的WIA‑PA超帧;

步骤12:WIA‑PA网关设备收到RTU设备的超帧更新请求网络层命令帧后,对是否同意恢复到原先的超帧结构做出响应;

步骤13:若RTU设备收到步骤12中的WIA‑PA网关设备返回的超帧更新响应网络层命令帧为同意恢复到原先的超帧响应,则在下一个超帧的时候,将现场设备上传的数据发送给WIA‑PA网关设备。

2.根据权利要求1所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:步骤1中所述编号为:WIA‑PA网关设备编号为G,RTU设备编号为R,RTU设备所管理的现场设备,分别编号为Ni,i∈[1,4],N1表示温度传感器,N2表示综合电参,N3表示一体化载荷示功仪,N4表示压力传感器,手持编号为Hj,j∈[1,m],m为手持数量;RNi表示RTU设备发送现场设备Ni的数据。

3.根据权利要求2所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:现场设备N1和N2每次采集的数据一次性传输给RTU;现场设备N3和N4每次采集的数据量为2‑3k Bytes,根据《油气生产物联网系统建设规范》及IEEE 802.15.4物理层规定(最大传输字节127Bytes),现场设备N3和N4采集的数据需分片传输,分4次传输给RTU设备。RTU设备在接收到各个现场设备发送的数据后,产生命令应答(应答中携带控制命令信息)控制现场设备的运行。

4.根据权利要求2所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:步骤5中超帧时隙重新分配具体包括以下步骤:步骤51:确定超帧长度

超帧时隙重新分配不考虑信标阶段的时隙,每一个超帧的时隙数满足以下公式:SLOT=20+11m

其中,SLOT表示一个超帧的时隙数,m表示手持设备数;

时隙从0开始编号,依次编号为S0,S1,S2,S3,…,S11m+19;超帧时隙分配从时隙0开始依次分配;

步骤52:簇内通信阶段时隙分配;

步骤53:簇间通信阶段时隙分配。

5.根据权利要求4所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:步骤52具体包括以下步骤:步骤521:分配2个时隙S0,S1,依次用于现场设备N1和N2将数据上传到RTU设备;

步骤522:分配4个时隙S2,S3,S4,S5,用于现场设备N3将数据上传到RTU设备;

步骤523:分配4个时隙S6,S7,S8,S9,用于现场设备N4将数据上传到RTU设备。

6.根据权利要求5所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:步骤53具体包括以下几个步骤:步骤531:首先分配2个时隙S10,S11,依次用于完成RTU设备将现场设备N1和N2的数据发送给手持1,接着分配4个时隙S12,S13,S14,S15,依次用于完成RTU设备将现场设备N3的数据发送给手持1,再接着分配4个时隙S16,S17,S18,S19,依次用于完成RTU设备将现场设备N4的数据发送给手持1,最后分配1个时隙S20,用于手持1向RTU设备发送数据应答;

步骤532:如果有第2个手持,则首先分配2个时隙S21,S22,依次用于完成RTU设备将现场设备N1和N2的数据发送给手持2,接着分配4个时隙S23,S24,S25,S26,依次用于完成RTU设备将现场设备N3的数据发送给手持2,再接着分配4个时隙S27,S28,S29,S30,依次用于完成RTU设备将现场设备N4的数据发送给手持2,最后分配1个时隙S31,用于手持2向RTU设备发送数据应答;

步骤533:依次类推,如果有第m个手持,则首先分配2个时隙S11m‑1,S11m,依次用于完成RTU设备将现场设备N1和N2的数据发送给手持m,接着分配4个时隙S11m+1,S11m+2,S11m+3,S11m+4,依次用于完成RTU设备将现场设备N3的数据发送给手持m,再接着分配4个时隙S11m+5,S11m+6,S11m+7,S11m+8,依次用于完成RTU设备将现场设备N4的数据发送给手持m,最后分配1个时隙S11m+9,用于手持m向RTU设备发送数据应答;

步骤534:首先分配2个时隙S11m+10,S11m+11,依次用于完成RTU设备将现场设备N1和N2上传的数据发送给WIA‑PA网关设备;接着再分配4个时隙S11m+12,S11m+13,S11m+14,S11m+15,依次用于完成RTU设备将现场设备N3上传的数据发送给WIA‑PA网关设备;最后分配4个时隙S11m+16,S11m+17,S11m+18,S11m+19,依次用于完成RTU设备将现场设备N4上传的数据发送给WIA‑PA网关设备。

7.根据权利要求2所述的基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法,其特征在于:步骤8中簇间通信阶段具体包括以下几个步骤:步骤81:RTU设备收到现场设备N1,N2,N3和N4上传的数据后,RTU设备首先将现场设备N1,N2,N3和N4的数据发送给手持1,然后手持1向RTU设备发送数据应答;手持1向RTU设备发送的数据应答有两种情况:

(1)手持1向RTU设备发送的数据应答为Y,表示RTU设备发送的数据手持1收到了;

(2)手持1向RTU设备发送的数据应答为N,表示RTU设备发送的数据手持1没有收到;

步骤82:如果有第2个手持,则RTU设备收到手持1发送的应答后,RTU设备再将现场设备N1,N2,N3和N4上传的数据发送给手持2,然后手持2向RTU设备发送数据应答;手持2向RTU设备发送的数据应答和手持1一样,有两种情况:(1)手持2向RTU设备发送的数据应答为Y,表示RTU设备发送的数据手持2收到了;

(2)手持2向RTU设备发送的数据应答为N,表示RTU设备发送的数据手持2没有收到;

步骤83:依此类推,如果有第m个手持,则RTU设备收到手持m‑1发送的应答后,RTU设备再将现场设备N1,N2,N3和N4上传的数据发送给手持m,然后手持m向RTU设备发送数据应答;

手持m向RTU设备发送的数据应答和手持m‑1一样,有两种情况:(1)手持m向RTU设备发送的数据应答为Y,表示RTU设备发送的数据手持m收到了;

(2)手持m向RTU设备发送的数据应答为N,表示RTU设备发送的数据手持m没有收到。