宋富旺[1]2013年在《基于ZigBee的油田3D定位系统研究》文中研究指明随着油田信息化的发展，对油田井厂的生产环境以及各个作业流程模拟、监控将是未来数字油田的发展趋势。油田员工的位置信息是指导油田安全生产、处理紧急事故重要依据数据。本文设计的基于ZigBee的油田井厂3D定位系统是实现采集油田员工位置信息，属于物联网在数字油田的一种重要应用。本文首先介绍了课题的来源，以及目前国内外的研究发展现状。然后，着重进行了以下研究：1、设计完成了分布式无线传感器网络数据系统的架构，系统主要由叁部分构成，分别是ZigBee无线网络测距数据采集部分、数据处理终端RTU系统以及基于粒子群算法的3D定位部分,并对这叁部分相关模块进行了分析。2、设计完成了ZigBee无线数据采集网络，对zigbee终端节点、中心节点和路由节点通信流程等进行了详细介绍，完成了数据采集功能。3、设计完成了一个基于ARM9的数据传输终端RTU系统的搭建设计，用来完成zigbee和Internet之间数据的透明转换。设计系统时主要考虑了系统可利用硬件资源，并采用Linux操作系统。然后，介绍了支撑RTU系统的叁项支撑技术:串口通信、TCP/IP的Socket通信、Linux下驱动开发。最后给出了RTU系统软件流程图。4、对ZigBee的Tof和Rssi两种测距方法进行了数据采集，分析了误差曲线。然后比较了几种常用的数学计算和基于智能算法的3D定位算法的优缺点，针对油田ZigBee定位系统，提出了基于粒子群的3D定位算法。然后，对3D定位算法测距数据加权改进，并对算法验证分析，证明了算法的可行性。本文设计研究的基于ZigBee的油田3D定位系统具有成本低、扩展性好、定位效果良好的特点。
陶国彬, 牛少雄, 刘幸幸, 魏守恒[2]2018年在《分布式RTU集油掺水智能控制系统设计》文中进行了进一步梳理当前数字油田由生产指挥中心值班人员远程分析现场采集的数据,判断工况并下达指令,自动化水平较低,并且在发生技术故障指令无法传递时,将会严重影响原油生产。因此,针对当前数字油田中计量间集油掺水过程提出建立基于RTU的分布式控制系统,在计量间内实现集油掺水自动控制功能。控制模块以安控公司HC521主控制器作为下位机控制核心,通过OpenPCS集成开发环境,进行控制程序的编写,并通过Adp6软件对具有参数设置及数据显示功能的HITECH显示屏进行界面设计。通过对原远程控制系统进行改进,最终实现就地智能控制功能。
庞传虎[3]2009年在《基于RCM3010的高性能RTU的设计开发》文中提出RTU是SCADA系统监控中心与工业现场之间负责数据采集、上传和指令下达的核心设备。为了适应SCADA系统应用领域距离远、分布范围大、位置分散且自然、电气环境恶劣的特点,RTU必须具有可以适应特殊应用环境的综合功能和可靠性能,满足在SCADA系统应用中的远程和分布式应用要求。本文从RTU在SCADA系统应用领域中的适应性(远程通讯功能、I/O接口功能)和经济性(软/硬件模块化及可定制功能、兼容性开放性)两个方面对现有RTU进行分析,针对现有RTU的缺点提出了有效解决方案:(1)RTU可根据应用环境的网络条件灵活地提供远程通讯接口;(2)RTU提供新型的I/O接口解决方案一分布式I/O接口;(3)设计开发高度模块化的软硬件系统;(4)RTU提供标准化、开放化的通讯接口、协议接口、软件接口和数据接口;RTU灵活的远程通讯接口方案和分布式I/O接口方案使RTU可以充分适应SCADA系统应用领域中的网络条件和I/O点环境。同时,RTU的模块化、标准化、开放化功能可提高RTU的可定制度和兼容性,节约用户成本,令RTU具有明显的市场竞争优势。本文以RCM3010为主控制器、C8051F040和CC2480为辅控制器搭建硬件平台,扩展远程通讯接口(以太网接口、GPRS接口)和分布式I/O节点通讯接口(RS-485、CAN、ZigBee)。在RCM3010控制器上搭建基于μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的软件平台,并根据SCADA系统实际应用需求设计开发以下应用功能:(1)Modbus网关功能;(2)数据透明传输功能;(3)CAN I/O节点网络扩展功能;(4)ZigBee I/O节点网络扩展功能。本文提出的RTU解决方案满足在SCADA系统应用领域中的适应性和经济性要求,具有重要的应用价值和显着的经济效益。
许奉亮[4]2012年在《基于ARM9的分布式RTU系统设计》文中认为随着电力网络日益庞大,电力系统的自动化程度越来越高,由集中式向分布式方向发展。远程终端单元(RTU)是配电自动化系统中的重要设备,负责监控中心与工业现场之间数据采集、执行上传／下达命令。由于电力网络的自然环境比较恶劣且分布范围广,RTU必须具有适应特定环境下的综合能力。本文对RTU的功能和实时性两个方面进行了分析,结合WIA工业无线网和CAN总线在配电自动化领域的应用情况,给出了一种基于ARM9和WIA工业无线通信技术的分布式RTU设计方案。本方案以ARM9处理器作为硬件开发平台,对功能电路进行设计,很大程度提高了系统的可靠性和集成度；通过移植Linux操作系统搭建了软件开发平台,对程序进行模块化设计。这种操作系统可以实现多道程序并发执行,根据不同的实现目的设定不同的优先级,利用中断服务来控制程序,提高了系统的稳定性。结合配电自动化领域的实际应用情况,采用CAN总线进行数据传输,满足智能电网对网络通信性能的要求,在此基础上扩展了WIA工业无线网络节点,实现RTU之间相互通信,很好的保证系统的实时性。本文给出的分布式RTU设计方案满足配电自动化系统应用领域中的实时性和可靠性要求,并减少故障造成的损失,提高了RTU的适应性,对实现电网智能化具有重要意义。
平静[5]2008年在《基于分布式无线通信协议的计算机辅助调度系统》文中提出本文描述了一种基于分布式无线通信协议的计算机辅助调度系统的设计及实现方法,提出了具有成本优势、完全自主开发完成的软件及协议的开发步骤,该方法可广泛的应用于城市供水、燃气、工业现场控制等行业领域。本文详细描述了项目中用户的实际需求,设计出系统开发建设的叁个部分,即上位机软件开发、远端RTU系统开发和通信协议的开发。系统RTU终端采用了以PLC为核心技术的产品,使整个系统的稳定性、可靠性、可用性得到极大保证。该系统可把RTU终端实时采集到的现场数据通过无线方式传输到它的管辖站和上级管辖站,管辖站和上级管辖站可通过无线方式发送调度和调控指令,经RTU终端的远程执行机构执行。建立起一套适应于多级调度的,以有线方式和无线通信方式相结合进行数据传输的实时供水调度系统。在项目开发建设的过程中,我阅读了大量的相关文献资料,请教了行业内有经验的专家,按照软件工程开发管理的规范,深入到用户的工作环境中,详细了解用户业务的现状和实际需求,在此基础之上,与用户项目小组的技术、管理人员共同确定了项目开发的目标和范围,为今后成功的完成项目建设做好了坚实的基础,在随后的开发过程中,紧密协调技术、业务、财务及用户的参与人员,使得项目基本按照预期的设想进行。在项目的开发过程中,通信系统和通信协议的设计是一个关键问题,从教科书或一般资料上我们能看到常用的通信协议是PROFIBUS、MODBUS等,但是用户现场的环境比较复杂,既需要在同一个厂房内通过有线连接的协议,还有相当多的节点与调度室有很远的距离,其中最远的测压点距水厂调度室有6.5公里,此时用一种协议就无法满足需要,考虑到用户属于公用事业部门,可以使用ISM无线频段,因此,我们设计了采用无线数传电台进行无线连接的方案,制定了详细数据收发规范,构建起了一套完整、实用、多种协议结合的基于分布式调度管理的通信系统,该系统在国内也属较为先进,具备进一步推广的潜力。本系统已在我市供水总公司应用,目前系统运行稳定、数据传输正确,为企业领导的决策提供必要的数据支持,该项目获得了科技进步二等奖,具备良好的市场前景。
王玉彩[6]2004年在《分布式RTU系统设计》文中认为本文完成了以微机交流采样技术为基础的分布式RTU装置的设计。首先简单介绍了电力系统自动化中数据采集和监控的意义以及RTU的发展状况，探讨了它的应用前景和研究意义；然后概述了分布式RTU的总体设计思想，并根据现场实际情况，对RTU进行了可靠性设计，提出了抗干扰措施；接着讨论了RTU的采样算法以及通信技术问题；最后，对应用80C196KB单片机研制的分布式RTU的硬件结构、关键电路进行了分析，并对软件设计思路及主要软件模块的流程图作了介绍。
杨中豪[7]2015年在《基于ARM的油田RTU系统设计与研究》文中指出油田现场监控一直是保障油田生产及其管理的一项重要措施,尤其是对我国油田分布零散、偏远的现状而言。随着RTU(远程控制终端)技术的快速发展,油田现场监控逐渐进入数字化、智能化的阶段。依托油田RTU系统对油田生产状态进行监控,有利于工作人员及时地发现生产过程中出现的问题,并且帮助管理者进行生产工作规划的调整。因此,对油田RTU系统的设计与研究具有重要意义。针对当前大部分油田对设备状态的监控和对生产数据的采集都处于人工阶段,油田设备出现故障时很难及时发现并排除,生产数据无法实时地向上级汇报这一油田生产现状,本文设计并研制了一种基于ARM的油田RTU系统,主要的研究内容如下:一、论文综述了国内外RTU系统的研究现状和应用技术,根据RTU系统的工作原理和特点,以及油田现场的相关性能指标,提出了系统的总体设计方案:以高性能的微处理器为核心,结合有效的数据处理算法来实现对油田现场的数据监控。二、论文探讨了系统设计中的一些关键技术:根据油田监控实时性的要求,进行了一些数据采集和数据通信的实时性规划;针对油田监控的可靠性问题,系统从硬件和软件两方面做了抗干扰设计;针对数据采集的准确性问题,系统提出了一种改进型的数字滤波算法。叁、论文给出了基于ARM的油田RTU系统中RTU从站的硬件和软件的详细设计过程,即硬件系统以ARM体系中性能优良的STM32F103VET6作为控制核心,设计的主电路模块包括模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、RS232模块、RS485模块、存储器模块、电源模块等;软件系统以Keil uVision4为开发平台,结合硬件电路设计了各个模块的软件程序,具有很好的扩展性,并且在系统中移植了μC/OS-II操作系统,提高了系统的实时性和可靠性。四、论文对设计的油田RTU系统的RTU从站进行了功能测试,依托Modbus Poll软件平台,分别对系统的各个模块进行了实验调试,并验证了系统的可靠性和稳定性以及良好的实用价值。
刘昕[8]2005年在《基于DSP的分布式RTU系统设计》文中提出本文通过分析国内外RTU 装置的发展现状,针对当前实验室原有RTU 装置的不足之处和工程上遇到的实际问题,研制了一种基于DSP 技术分布式RTU 监测装置。论文首先介绍RTU 设备的研究现状。简要分析了采用单片微机做主控制器所带来的问题,并提出了以高性能工业控制芯片89C52 为主CPU,以数字信号处理器芯片TMS320F206 为从CPU,集测量、通信等功能于一体的监测装置设计方案。本文设计了基于DSP 技术的高速、高精度数据获取及处理系统,利用多通道同时采样A/D 转换器实现数据的同步采集,主、从CPU 通过双口RAM 进行数据交换。并且针对电力系统中数据采集和处理的实际特点,应用DSP 处理器实现对各类数据的运算和处理,并给出了相应的算法实现。本装置可以对电网数据进行准确的测量和记录,并可实时存储电压、电流的波形。
郭美华[9]2005年在《基于PLC的分布式RTU系统的研制》文中指出本文介绍使用 PLC 在分布式 RTU 系统的应用设计,并给出了部分核心程序。
曹棣[10]2007年在《基于分布式网络协议DNP3.0的远动通信仿真研究》文中进行了进一步梳理远动系统在当今已被广泛应用于电力传输、水利调度、石油输送等领域。SCADA系统是远动系统的重要组成部分，远动规约保证了数据在计算机监控系统中的准确获取和传输。远动规约也经历了它的发展历程，形成了如今各种规约并存的局面。针对当前各领域中广泛应用的对等式远动规约的特性，设计了一种有效的基于分布式网络协议的通信仿真系统。论文第一部分简要叙述了SCADA系统的组成、远动规约的分类及国内外SCADA系统的发展现状及趋势。另外还简要介绍了两大类常用的远动通信规约：传统远动规约包括：CDT、POLLING、MODBUS规约及对等式远动规约包括：IEC 870-5-101、DNPs。在介绍这些规约的帧结构和工作方式的同时，对它们的特点进行了概括。最后介绍了远动通信系统仿真软件的应用前景及当前较为流行的几种远动通信仿真系统。论文第二章从传输帧格式、链路传输规则、应用数据结构和基本应用功能几方面详细介绍了对等式规约。并着重介绍了分布式网络协议DNP3的网络结构、应用数据分类、扫描方式及消息传输的碰撞及处理，并在此基础上介绍了构建DNP网络的层条件和连接管理及基于TCP和UDP协议的网络构建方式及单一主站和多重主站连接的DNP网络。第叁部分介绍了了本文涉及到的软件开发语言C++和开发工具visualC++的面向对象的编程技术和多线程技术，在此基础上，第四部分详细说明了基于分布式网络协议的通信系统仿真设计及实现方法，通过分析DNP3的通讯方式，用C++构建了DNP3对象模型。设计实现了主站模块和RTU模块及其通信方法。最后讨论了通信协议的测试，介绍了协议测试内容及方法，分析了测试结果，得出了测试结论。本文通过对SCADA系统及远动规约的构成和发展趋势的研究，设计了一种基于分布式网络协议的远动通信仿真系统，可实现近似的实时数据传输。设计了远动规约程序的外部接口和内部结构，讨论了程序功能有效分工的策略，提出了以透明性进行有效分工的方法；设计了主站通信模块和RTU通信模块，并用VC++加以实现。实验证明该系统是一个适用面广、可靠、灵活的通信仿真系统，可以应用于工程实践中，达到了预期目标。
参考文献：
[1]. 基于ZigBee的油田3D定位系统研究[D]. 宋富旺. 中国石油大学（华东）. 2013
[2]. 分布式RTU集油掺水智能控制系统设计[J]. 陶国彬, 牛少雄, 刘幸幸, 魏守恒. 国外电子测量技术. 2018
[3]. 基于RCM3010的高性能RTU的设计开发[D]. 庞传虎. 大连理工大学. 2009
[4]. 基于ARM9的分布式RTU系统设计[D]. 许奉亮. 太原理工大学. 2012
[5]. 基于分布式无线通信协议的计算机辅助调度系统[D]. 平静. 华东师范大学. 2008
[6]. 分布式RTU系统设计[D]. 王玉彩. 河北大学. 2004
[7]. 基于ARM的油田RTU系统设计与研究[D]. 杨中豪. 武汉理工大学. 2015
[8]. 基于DSP的分布式RTU系统设计[D]. 刘昕. 河北大学. 2005
[9]. 基于PLC的分布式RTU系统的研制[J]. 郭美华. 可编程控制器与工厂自动化. 2005
[10]. 基于分布式网络协议DNP3.0的远动通信仿真研究[D]. 曹棣. 太原理工大学. 2007
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