[實用新型]一種智慧油田邊緣計算網關通訊單元

有效

• 申請號: 202023248907.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN214069944U
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 陳夕松;沈煜佳;夏峰;璩澤剛;姚成剛;姜磊;涂娟
• 申請（專利權）人: 南京富島信息工程有限公司
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04Q1/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉暢;夏平

本實用新型公開了一種智慧油田邊緣計算網關通訊單元，包括電源模塊、主控模塊、以太網模塊、串口模塊、4G模塊、WIFI/藍牙模塊和組網通訊模塊，其中：所述組網通訊模塊為ZigBee/Lora選焊模塊，共用主控模塊的一路串口，根據油田設備的距離、功耗具體情況選配適合的ZigBee或Lora模塊。該實用新型基于云邊協同技術，適配多種傳輸技術，適用于油田工況監測及診斷系統，并能有效減少云端服務器壓力，降低運維成本。

技術領域

本實用新型涉及物聯網邊緣計算技術領域，具體來說是一種面向智慧油田的邊緣計算網關的通訊單元。

背景技術

現代大數據背景下，基于人工智能的抽油機井工況監測與診斷成為主流方向，由于油田現場數據量豐富，基于神經網絡的故障診斷分類又需要進行復雜計算，依托于傳統物聯網架構的油田工況監測系統往往會將采油現場的大量生產數據傳輸至后臺服務器，完成數據整理、樣本訓練與故障診斷分析等工作。然而由于網絡傳輸、數據處理能力限制，此類系統在實時性上難以滿足需求，大量正常工況的數據也會導致云端計算負擔增大。

邊緣計算網關是云端服務器和物聯網設備的中間層，在工業上主要用于分擔云計算、提供邊緣端通信和存儲的任務，尤其適用于與異常檢測相關場景，當故障發生時再上傳至云平臺，能有效降低主干通信鏈路的負載量。目前，工業邊緣計算網關的功能往往比較單一，無法兼顧多種協議、多臺設備同時進行的數據傳輸，通訊效率和通用性還有進一步提升的空間。

為促進油田科學高效生產，保證抽油設備工況診斷與報警的實時性與可靠性，需要采用合適的技術方案使邊緣計算網關實現數據實時采集與整理、故障診斷結果實時上報的功能，并能支持多臺設備進行現場遠程運維管理，根據油田設備具體條件選配通訊方式，增強邊緣設備的通訊效率與通用性能。

發明內容

針對上述問題，本實用新型公開一種智慧油田邊緣計算網關通訊單元，支持油田現場數據傳輸與本地存儲、遠程運維管理、云端通信等功能，能根據油田生產設備具體條件選配合適的傳輸方式，并支持多設備遠程管理，提高了通訊效率與通用性能。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種智慧油田邊緣計算網關通訊單元，包括電源模塊、主控模塊、以太網模塊、串口模塊、4G模塊、WIFI/藍牙模塊和組網通訊模塊，其中：所述電源模塊連接主控模塊、以太網模塊、串口模塊、4G模塊、WIFI/藍牙模塊和組網通訊模塊，用于各模塊供電；所述以太網模塊連接背板和主控模塊之間，用于將現場數據傳輸至邊緣計算網關的算法單元；所述串口模塊連接背板和主控模塊之間，用于對接邊緣計算網關變頻器設備；所述4G模塊連接面板和主控模塊之間，用于將現場數據及算法單元的計算結果上傳至云端服務器；所述WIFI/藍牙模塊連接面板和主控模塊之間，用于主控模塊的遠程運維；所述組網通訊模塊為ZigBee/Lora選焊模塊，共用主控模塊的一路串口，根據油田設備的距離、功耗具體情況選配適合的ZigBee或Lora模塊。

優選的，所述電源模塊可實現熱插拔控制和子模塊供電，包括熱插拔控制電路、直流電壓轉換電路DC/DC和低壓差線性穩壓電路LDO，

所述熱插拔控制電路連接直流電壓轉換電路DC/DC，直流電壓轉換電路DC/DC分別通過低壓差線性穩壓電路LDO連接主控模塊、以太網模塊、串口模塊、4G模塊、WIFI/藍牙模塊和組網通訊模塊。

優選的，所述主控模塊采用AT91SAM9X25芯片。

優選的，所述以太網模塊包括以太網物理層收發芯片和網絡變壓器，以太網物理層收發芯片與主控模塊連接，用于將主控模塊對外輸出的簡化媒體獨立接口RMII轉換為兩組RX、 TX差分信號；網絡變壓器將以太網信號輸出至邊緣計算網關的算法單元。

優選的，所述串口模塊包含RS485接口、RS232接口和調試串口。

優選的，所述4G模塊與主控模塊之間通過USB接口進行通信，其中4G模塊為從、主控模塊為主。