CN112887997B - 基于wia-pa技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于WIA‑PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法，属于油水井监控技术领域，在本发明所述的方法中，手持与井口控制器(以下简称RTU)直接建立通信，通过RTU设备访问现场设备的数据。通过超帧时隙重新分配，实现多个手持访问多个现场设备的数据。

Description

基于WIA-PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法
技术领域
本发明属于油水井监控技术领域，涉及一种基于WIA-PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法。
背景技术
在油水井监控***中，由于油水井较为分散，且经常作业，而无线通信方式灵活、方便，成本相对较低，因此采用无线通信的方式已成为大家的共识。中国独立制定了基于802.15.4底层协议的WIA-PA工业无线标准，该标准主要用于工业过程测量、监视与控制的无线通信网络，已经成为工业无线国际标准之一。现有的WIA-PA标准定义了网关、路由、节点、主控计算机以及手持共五种设备，其中，手持可用于WIA-PA网络中所有设备的固件升级，以及具有配置网络设备、收集网络性能和健康信息等功能，在WIA-PA网络中具有重要的意义。但是WIA-PA标准中只定义了手持作为网络设备接入整个WIA-PA网络的方法，并未定义手持与现场设备通信的方法。
在油水井的监控***中，目前巡检人员把手持拿到油井现场入网以后，通常有两种方法读取现场设备的数据。
(1)手持入网之后通过数据中心读取现场设备的数据。由于通过数据中心读取现场设备采集的数据需提前向数据中心申请，经过数据中心通过申请之后才能读取数据。这样巡检人员就不能实时的访问油田现场设备的数据，也就不能实时的对现场设备进行维护或校对升级。
(2)手持与待访问设备建立点对点的通信。在这种方法下，手持每次只能读取一个现场设备的数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于WIA-PA技术的手持访问油田现场设备数据的调度方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
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，包括以下步骤：
步骤1：采用WIA-PA网关设备、井口控制器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的手持设备需要重新向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。
进一步，步骤1中所述搭建的网络结构中，所述现场设备包括温度传感器、综合电参、一体化载荷示功仪和压力传感器。所述手持是直接与RTU设备建立通信，通过RTU设备访问现场设备的数据。手持入网后向RTU设备发送超帧更新请求，RTU设备向WIA-PA网关设备转发超帧更新请求，WIA-PA网关设备收到超帧更新请求后重新分配超帧时隙。通过超帧时隙重新分配，实现多个手持访问多个现场设备的数据。
进一步，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。
进一步，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***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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，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。
本发明的有益效果在于：本发明创新性的提出了一种基于WIA-PA技术的手持访问油田现场设备的调度方法。在该方法中，手持直接与RTU设备建立通信，通过RTU设备访问现场设备的数据。通过超帧时隙重新分配，实现多个手持访问多个现场设备的数据。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为多个手持访问油田现场设备数据的WIA-PA无线通信网络架构图；
图2为手持读取现场传感器数据时序图；
图3为实施例一所述的WIA-PA网络拓扑结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明提出了一种多个手持访问油田现场设备数据的WIA-PA无线通信网络架构，该架构主要由温度传感器、压力传感器、一体化载荷示功仪和综合电参、RTU设备、多个手持和WIA-PA网关设备组成。
温度传感器、压力传感器、一体化载荷示功仪和综合电参以下简称现场设备。WIA-PA网关设备为RTU设备、现场设备和手持编号。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；手持设备编号为Hj,j∈[1,m]；RNi表示RTU设备发送现场设备Ni的数据。
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***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。
多个手持访问现场设备的数据时序图如图2所示，具体包括以下步骤：
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。该网络包括一个WIA-PA网关设备，将其编号为G；一个RTU设备,将其编号为R；RTU设备管理4个现场设备,将其分别编号为N1,N2,N3和N4；m个手持，手持编号为Hj,j∈[1,m]；RNi表示RTU设备发送现场设备Ni的数据；
步骤2、手持1，手持2，…,手持m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1，手持2，…,手持m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1，手持2，…,手持m发送的访问请求后，RTU设备向WIA-PA网关设备发出超帧更新请求网络层命令帧，请求同意手持1，手持2，…,手持m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1，手持2，…,手持m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。
超帧时隙重新分配具体包括以下几个步骤：
(1)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表示手持的个数。
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。
(2)簇内通信阶段时隙分配，具体包括以下步骤：
A1、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；
A2、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；
A3、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。
(3)簇间通信阶段时隙分配，具体包括以下几个步骤：
B1、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；
B2、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；
B3、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；
B4、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。到此，超帧时隙分配结束。新的超帧结构如表1所示。表1中的“->”符号表示前一个设备发送数据给后一个设备。ACTION表示在相应的时隙执行的操作。
表1新的超帧结构
编号 S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> … S<sub>10</sub> S<sub>11</sub> S<sub>12</sub> S<sub>13</sub> … S<sub>11m+17</sub> S<sub>11m+18</sub> S<sub>11m+19</sub> …
ACTION N<sub>1</sub>-&gt;R N<sub>2</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R … RN<sub>1</sub>-&gt;H1 RN<sub>2</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> … RN<sub>4</sub>-&gt;G RN<sub>4</sub>-&gt;G RN<sub>4</sub>-&gt;G …
步骤6、步骤5中的超帧时隙分配结束后，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N1,N2,N3、N4和手持1，手持2，…,手持m返回新的超帧结构；
步骤7、手持1，手持2，…,手持m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、当手持1，手持2，…,手持m完成步骤7的时间同步后，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。簇间通信阶段具体包括以下几个步骤：
C1、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；
C2、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；
C3、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；
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。原WIA-PA超帧结构如表2所示。表2中的“->”符号表示前一个设备发送数据给后一个设备。ACTION表示在相应的时隙执行的操作。
表2原WIA-PA超帧结构
编号 S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> S<sub>6</sub> S<sub>7</sub> S<sub>8</sub> S<sub>9</sub> … S<sub>16</sub> S<sub>17</sub> S<sub>18</sub> S<sub>19</sub> …
ACTION N<sub>1</sub>-&gt;R N<sub>2</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R … RN<sub>4</sub>-&gt;G RN<sub>4</sub>-&gt;G RN<sub>4</sub>-&gt;G RN<sub>4</sub>-&gt;G …
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。
实施例一
在本实施例中，手持为2个，如图3所示，将其分别编号为H1和H2，根据公式SLOT＝20+11m可得每个超帧为42个时隙。
簇内通信阶段时隙分配如表3所示。表3中的“->”符号表示前一个设备发送数据给后一个设备。ACTION表示在相应的时隙执行的操作。
表3簇内通信阶段时隙分配
编号 S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> S<sub>6</sub> S<sub>7</sub> S<sub>8</sub> S<sub>9</sub>
ACTION N<sub>1</sub>-&gt;R N<sub>2</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>3</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R N<sub>4</sub>-&gt;R
簇间通信阶段时隙分配如表4所示。表4中的“->”符号表示前一个设备发送数据给后一个设备。ACTION表示在相应的时隙执行的操作。
表4簇间通信阶段时隙分配
编号 … S<sub>10</sub> S<sub>11</sub> S<sub>12</sub> S<sub>13</sub> S<sub>14</sub> S<sub>15</sub> … S<sub>20</sub> … S<sub>11m+16</sub> S<sub>11m+17</sub> S<sub>11m+18</sub> S<sub>11m+19</sub>
ACTION … RN<sub>1</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>2</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> … H<sub>1</sub>-&gt;R … R<sub>N4</sub>-&gt;G R<sub>N4</sub>-&gt;G R<sub>N4</sub>-&gt;G R<sub>N4</sub>-&gt;G
将表3和表4中的操作做如下说明，如表5所示。
表5
原符号 新符号
N<sub>1</sub>-&gt;R A1
N<sub>2</sub>-&gt;R A2
N<sub>3</sub>-&gt;R A3
N<sub>4</sub>-&gt;R A4
RN<sub>1</sub>-&gt;H<sub>1</sub> B1
RN<sub>2</sub>-&gt;H<sub>1</sub> B2
RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>1</sub> B3
RN<sub>4</sub>-&gt;H<sub>1</sub> B4
RN<sub>1</sub>-&gt;H<sub>2</sub> C1
RN<sub>2</sub>-&gt;H<sub>2</sub> C2
RN<sub>3</sub>-&gt;H<sub>2</sub> C3
RN<sub>4</sub>-&gt;H<sub>2</sub> C4
RN<sub>1</sub>-&gt;G D1
RN<sub>2</sub>-&gt;G D2
RN<sub>3</sub>-&gt;G D3
RN<sub>4</sub>-&gt;G D4
H<sub>1</sub>-&gt;R X1
H<sub>2</sub>-&gt;R X2
根据表3、表4和表5得到完整的新的WIA-PA超帧结构如表6所示。
表6新的WIA-PA超帧结构
编号 S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> … S<sub>10</sub> S<sub>11</sub> S<sub>12</sub> S<sub>13</sub> S<sub>14</sub> S<sub>15</sub> S<sub>16</sub> S<sub>17</sub> S<sub>18</sub> S<sub>19</sub> S<sub>20</sub> … S<sub>38</sub> S<sub>39</sub> S<sub>40</sub> S<sub>41</sub> …
ACTION A1 A2 A3 A3 A3 A3 … B1 B2 B3 B3 B3 B3 B4 B4 B4 B4 X1 … D4 D4 D4 D4 …
根据步骤13，恢复后的WIA-PA超帧结构如表7所示。
表7恢复后的WIA-PA超帧结构
编号 S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> S<sub>6</sub> S<sub>7</sub> S<sub>8</sub> S<sub>9</sub> S<sub>10</sub> S<sub>11</sub> S<sub>12</sub> S<sub>13</sub> S<sub>14</sub> S<sub>15</sub> S<sub>16</sub> S<sub>17</sub> S<sub>18</sub> S<sub>19</sub> … S<sub>0</sub> S<sub>1</sub>
ACTION A1 A2 A3 A3 A3 A3 A4 A4 A4 A4 D1 D2 D3 D3 D3 D3 D4 D4 D4 D4 … A1 A2
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

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：多个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；多个手持监听到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；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；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；
步骤53：簇间通信阶段时隙分配；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；
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2-3kBytes，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，产生命令应答控制现场设备的运行，所述应答中携带控制命令信息。
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。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104734893A (zh) * 2015-04-02 2015-06-24 重庆邮电大学 一种面向wia-pa网络的tr069协议管理方法
CN104852982A (zh) * 2015-05-18 2015-08-19 重庆邮电大学 一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法
CN104967681A (zh) * 2015-06-17 2015-10-07 重庆邮电大学 一种基于xml的wia-pa网关服务方法
CN104993898A (zh) * 2015-05-28 2015-10-21 重庆邮电大学 一种wia-pa网络中簇内节点间监听式时钟同步的方法
CN108282887A (zh) * 2018-01-24 2018-07-13 深圳清华大学研究院 无线通信方法、装置、通信装置及可读存储介质

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201410025D0 (en) * 2014-06-05 2014-07-16 Ocado Ltd Systems and methods for communication

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104734893A (zh) * 2015-04-02 2015-06-24 重庆邮电大学 一种面向wia-pa网络的tr069协议管理方法
CN104852982A (zh) * 2015-05-18 2015-08-19 重庆邮电大学 一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法
CN104993898A (zh) * 2015-05-28 2015-10-21 重庆邮电大学 一种wia-pa网络中簇内节点间监听式时钟同步的方法
CN104967681A (zh) * 2015-06-17 2015-10-07 重庆邮电大学 一种基于xml的wia-pa网关服务方法
CN108282887A (zh) * 2018-01-24 2018-07-13 深圳清华大学研究院 无线通信方法、装置、通信装置及可读存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
工业无线网络管理器的设计与实现;李敏等;《自动化仪表》;20180613(第06期);全文 *
油田数字化建设进展及发展趋势;张丹丹等;《石油规划设计》;20200920(第05期);全文 *
油田生产自动化应用技术分析;石太军等;《石油规划设计》;20180120(第01期);全文 *

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