CN110234090A - 一种基于LoRa的数据管理云平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LoRa的数据管理云平台，包括多个分布于各个采油点的具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表，还包括多个转接站，所述多个转接站具有LoRa网关，且转接站之间通过光纤连接，构成光纤SDH环网；连接所述LoRa的服务器，所述服务器具有数据分组管理模块；和连接所述服务器的监测平台，所述监测平台具有业务处理模块。本发明实现了对无线传感设备的互联互通检测，建立良性的检测认证的机制，避免物联网建设制约于产品因素造成的技术与商务壁垒，从而降低投资风险，保障物联网建设成果可延伸、可拓展、易维护、低成本。
Description
技术领域
本发明涉及油田互联网领域，尤其涉及具有一种基于LoRa的数据管理云平台。
背景技术
很多油田现场偏远地区，环境贫瘠，无法具备供电条件，结合本地的实际情况，同时现有的运用于新疆油田物联网***，通过感知控制设备将生产现场数据，按照标准统一的数据格式、传输技术进行处理，从而实现生产监测、生产控制和生产管理的一种应用。
目前新疆油田的物联网建设模式主要为采集设备将采集数据传输到RTU，RTU通过网桥、4G等方式将数据传输到后台SCADA***。
然而，现有技术具有以下缺点：
（1）不具有通用性，不同无线通信技术、不同功能类型的特定设备的检测验证，无法实现配置参数、检测方法和综合分析的统一设计；
（2）现有方法可扩展性差，由于无线传感设备的合规性验证既包括设备网络检测，又包括通信规约检测，目前的实现方法没有对网络技术参数配置、通信规约及扩展进行完整统一的标准化要求，因此无法达到统一通信接口、协议接口、数据接口，以及兼容扩展功能的目标；
（3）现有方法灵活性不高，灵活性既包括合规性验证内容的灵活选定，又包括设备验证样本数据的灵活选取，目前的实现方法受实验室环境和业务专业等因素的影响，仅做到了设备通信的全功能检测和样本仿真数据比对。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种基于LoRa的数据管理云平台。
本发明的技术方案是这样实现的，一种基于LoRa的数据管理云平台，包括
多个分布于各个采油点的具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表，还包括
多个转接站，所述多个转接站具有LoRa网关，且转接站之间通过光纤连接，构成光纤SDH环网；
连接所述LoRa的服务器，所述服务器具有数据分组管理模块；和
连接所述服务器的监测平台，所述监测平台具有业务处理模块，其中
所述具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表，包括
光伏板；
连接所述光伏板的太阳能控制器；
连接所述太阳能控制器的微控制单元；
连接所述微控制单元的LoRa无线模块；
连接所述微控制单元的无线传感器；
连接所述无线传感器的一体化示功仪、三相无线电参、无线温度变送器和无线压力变送器；
当所述LoRa无线模块的上行数据被三个或三个以上的基站接收到，则该LoRa无线模块通过多点定位技术被定位。
进一步地，所述太阳能控制器包括超级电容充电器及连接所述超级电容充电器的超级电容。
进一步地，所述LoRa无线模块采用基于扩频技术的远距离无线传输方案,传输距离为12-18km。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明实现了对无线传感设备的互联互通检测，建立良性的检测认证的机制，避免物联网建设制约于产品因素造成的技术与商务壁垒，从而降低投资风险，保障物联网建设成果可延伸、可拓展、易维护、低成本。
附图说明
图1 本发明一种基于LoRa的数据管理云平台一个实施例的结构示意图；
图2是本发明具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表一个实施例的结构原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图2，本发明中具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表包括光伏板；连接所述光伏板的太阳能控制器；连接所述太阳能控制器的微控制单元；连接所述微控制单元的LoRa无线模块；连接所述微控制单元的无线传感器；连接所述无线传感器的一体化示功仪、三相无线电参、无线温度变送器和无线压力变送器；当所述LoRa无线模块的上行数据被三个火三个以上的基站接收到，则该LoRa无线模块通过多点定位技术被定位。
其中无线压力变送器、无线温度变送器、一体化示功仪、三相无线电参采集原始数据传输至微控制单元,同时光伏板与太阳能控制板提供直流电给微控制单元与LoRa无线模块，微控制单元将原始数据编码、封装后通过LoRa无线模块传输至LoRa网关。
由于太阳光照强度不断变化，太阳能电池输出的电压往往不稳定。所述太阳能控制器包括超级电容充电器，用于将太阳能获取的能量存储到超级电容器中。超级电容充电器和超级电容器联合作用，使得太阳能电池不稳定的电压输出在LDO线性稳压器的输入端趋于稳定。
当一个LoRa无线模块的上行数据被三个或三个以上基站接收到，那么它就可以被定位，这些上行数据并不需要是特定的位置信息，它们可以是普通的LoRaWAN数据帧结构。多个基站同时接收到相同的上行数据，则终端的位置信息就可以通过多点定位技术得到。
对LoRa无线模块的定位不需要额外的硬件支撑。但是基站确实需要精确地时间同步，现阶段这是通过基站内部的GPS实现的（或者任何可以在几十纳秒时间内与基站时钟进行同步的手段）。每个被接收到的上行帧都会获得网关精确的时间戳。这个时间戳将作为帧结构的一部分被转发到网络服务器，其中还包括了信号电平、信噪比和频率误差。
网络服务器将对同一个数据帧的多个接收进行排序，将所有包含该帧数据时间戳的元数据进行分组，并从定位解算器请求一个定位计算。在一个给定的帧结构中，基本的定位解算函数将计算不同基站接收的时间差，然后通过这个时间差可以测算出终端设备到不同基站的距离。
请参见图1，本发明一种基于LoRa的数据管理云平台集数据存储、传输、管理、应用于一体，采用B/S架构。主要是利用实时采集的生产信息，显示油田生产状况；同时，自动生成、存储和查询生产报表及曲线；并且可实现对关键生产过程的闭环控制；生产设备故障预警和报警；定时对网络设备、现场仪表等设备自动巡检，并且自动进行故障定位。
本发明一种基于LoRa的数据管理云平台中服务器的分组管理模块将数据解码、编译，最终展示在监测平台，工作人员可利用监测平台的业务处理模块对数据进行统计分析。
发明一种基于LoRa的数据管理云平台整体***架构采用 Rich Web Client +Web API 方式。使用纯Html5技术实现富客户端，客户端通过异步调用后端提供的API接口获取或提交数据，后端使用WebAPI2.0实现所有API接口，实现业务逻辑。
改架构方案的主要优势为：
（1）前后端严格分离，开发测试可以并行进行，相对缩短研发周期；
（2）前端由于是纯静态文件，可以做静态加速处理，满足高负载要求；
（3）后端是纯API接口实现，可以方便的做集群扩展，可以根据业务量动态扩展集群服务器，满足高负载要求；
（4）由于所有接口均由API实现，通过API可方便的对接第三方***。
本发明的优点在于：
（1）***结构优化：使用LoRa技术，去掉了原有物联网建设中的RTU，简化了通讯过程中的故障点，同时节省了实施成本；
（2）管理平台优化:使用最新的B/S架构， B/S(浏览器/服务器模式)是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种改进。在这种结构下，软件应用的业务逻辑完全在应用服务器端实现，用户业务完全在Web服务器实现，客户端只需要浏览器即可进行业务处理，是一种全新的软件***构造技术。这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。由于这种技术平台方案下所有的客户端程序都是动态的下载到浏览器上执行的，所以最大限度地方便了用户部署和维护大型软件***，从而大大降低了用户目标***的总体拥有成本。
本发明具有定位功能的太阳能供电 LoRa 油井仪表在新疆油田首次使用，实现了油田数字化建设结构的简化，对推进中国石油油气生产信息化建设，提高油气生产管理水平，实现信息化与工业化的融合有重大意义。在管理模式、运行模式、综合效益方面发挥了示范作用，成效显著，为中石油推广油气生产物联网深化应用建设起到了引领效果。全国各大油田都在进行数字化油田建设，如采用定位功能的太阳能供电 LoRa 油井仪表，将会大大减少建设成本和后期运维成本。因此，该***在市场上销售，市场规模和前景十分可观。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于LoRa的数据管理云平台，其特征在于，包括
多个分布于各个采油点的具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表，还包括
多个转接站，所述多个转接站具有LoRa网关，且转接站之间通过光纤连接，构成光纤SDH环网；
连接所述LoRa的服务器，所述服务器具有数据分组管理模块；和
连接所述服务器的监测平台，所述监测平台具有业务处理模块，其中
所述具有定位功能的太阳能供电LoRa油井仪表，包括
光伏板；
连接所述光伏板的太阳能控制器；
连接所述太阳能控制器的微控制单元；
连接所述微控制单元的LoRa无线模块；
连接所述微控制单元的无线传感器；
连接所述无线传感器的一体化示功仪、三相无线电参、无线温度变送器和无线压力变送器；
当所述LoRa无线模块的上行数据被三个或三个以上的基站接收到，则该LoRa无线模块通过多点定位技术被定位。
2.如权利要求1所述的基于LoRa的数据管理云平台，其特征在于，所述太阳能控制器包括超级电容充电器及连接所述超级电容充电器的超级电容。
3.如权利要求1所述的基于LoRa的数据管理云平台，其特征在于，所述LoRa无线模块采用基于扩频技术的远距离无线传输方案,传输距离为12-18km。
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2019
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