CN114430509A - 一种分布式计量检定数据采集与处理*** - Google Patents

一种分布式计量检定数据采集与处理*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种分布式计量检定数据采集与处理***，包括计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端，计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端相互协调运作，分布式现场采集处理端安装在现场靠近测量仪表及传感器端，负责采集检定所需的现场仪表测量数据与诊断数据，并且将采集到的数据以无线或者有线的方式直接通讯至计量检定数据控制端现场或者通过数据中心端集中后间接通讯至计量检定数据控制端，由于数据集中传输且可以采用无线或者光纤等通讯方式，可以极大的减少现场仪表至控制中心之间线缆的数量，而且避免数据在传输过程中受到外界干扰，在提高数据采集可靠性的同时降低数据采集成本。

Description

一种分布式计量检定数据采集与处理***
技术领域
本发明涉及测量与检定领域，尤其涉及一种分布式计量检定数据采集与处理***。
背景技术
在流量测量与检定领域使用了大量的现场仪表和设备用于参数测量和工艺流程控制，如温度、压力、湿度、流量、热值、密度、组份、液位等仪表，为了保障这些仪表的正常运行并且获取现场仪表的测量数据，需要在控制端和现场端之间敷设大量的线缆，以天然气流量计量检定***为例，通常采用截断天然气长输管道后再调节压力、调节温度和调节流量来实现检定条件，检定完再把气体回输到天然气长输管道，但是在实际操作过程中因为高压天然气场站安全、环境、生产调度等要求，要在天然气检定场站防爆厂区内安装有大量的温度、压力、流量和组份分析仪表，通过大量电缆将站控室与现场仪表连接起来，由于供电、控制和数据采集电缆数量非常多而且天然气检定场站防爆厂区距离站控室较远，实现起来成本非常高昂，数据传输过程中也容易受到外界干扰。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种分布式计量检定数据采集与处理***。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种分布式计量检定数据采集与处理***，包括计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端；
所述计量检定数据控制端布设现场检定任务并对计量检定数据进行处理，所述计量检定数据控制端包括处理控制单元、第一时间同步模块、第一通讯模块、第一电源模块，所述第一时间同步模块、第一通讯模块与处理控制单元连接，所述第一电源模块为计量检定数据控制端供电；
所述现场数据中心端布设在现场，所述现场数据中心端包括中转数据处理单元、第二时间同步模块、第二通讯模块、第二电源模块，所述第二时间同步模块、第二通讯模块与所述中转数据处理单元连接，所述第二电源模块为现场数据中心端供电；
所述分布式现场采集处理端安装在现场并与现场测量仪表或传感器连接，所述分布式现场采集处理端包括检定数据采集处理单元、综合采集模块、第三时间同步模块、现场显示模块、第三通讯模块、第三电源模块，所述综合采集模块、第三时间同步模块、显示模块、第三通讯模块分别与所述计量检定数据与采集单元连接，所述分布式现场采集处理端通过所述综合采集模块采集计量检定数据，所述现场显示模块可以在现场就地显示分布式现场采集处理端采集及处理的数据及分布式现场采集处理端自身模块自身状态参数，所述第三电源模块为分布式现场采集处理端供电。
计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端相互协调运作，分布式现场采集处理端安装在现场靠近测量仪表及传感器端，负责采集检定所需的现场仪表测量数据与诊断数据，并且将采集到的数据以无线或者有线的方式直接通讯至计量检定数据控制端现场或者通过数据中心端集中后间接通讯至计量检定数据控制端，由于数据集中传输且可以采用无线或者光纤等通讯方式，可以极大的减少现场仪表至控制中心之间线缆的数量，而且避免数据在传输过程中受到外界干扰，在提高数据采集可靠性的同时降低数据采集成本。
进一步的，所述处理控制单元通过第一通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，所述检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，所述检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，所述综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
所述处理控制单元通过第一通讯模块向中转数据处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集中转指令，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块接收对应指令，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，所述检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，所述检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，所述综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
计量检定数据控制端具备向分布式现场采集处理端发送数据采集指令或者通过现场数据中心端间接向分布式现场采集处理端发送数据采集指令的功能，现场数据中心端主要作用在于分布式现场采集处理端数量较多的时候，将分布式现场采集处理端的数据汇总以减少计量检定数据控制端的连接数量。
进一步的，所述检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，并通过第三通讯模块发送至处理控制单元，所述处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
所述检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，检定数据采集处理单元通过第三通讯模块发送至中转数据处理单元，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块接收，所述中转数据处理单元将计量检定数据通过第二通讯模块发送至处理控制单元，所述处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
计量检定数据控制端具备读取分布式现场采集处理端采集的计量检定数据或者通过现场数据中心端间接读取分布式现场采集处理端计量检定数据的功能。
进一步的，所述综合采集模块采集多种类型计量检定数据，所述综合采集模块包括脉冲和频率测量数据采集模块、电流和电压测量数据采集模块、HART和FoundationFieldbus通讯数据采集模块、RS485通讯数据采集模块、以太网通讯数据采集模块、无线通讯数据采集模块，综合采集模块具备丰富的采集功能与多种采集场景，可以针对现场需要采集的计量检定数据种类，布设不同的现场数据中心端。
进一步的，所述第一时间同步模块、第二时间同步模块、第三时间同步模块分别通过第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块进行通讯连接，保持所述计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端时间统一，避免因时钟差异导致测量结果受到影响，设置时间同步模块使计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端有统一的时间管理，保证采集的计量检定数据精确，便于后期处理精确。
进一步的，所述第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块都包括电源管理模块和电源及电池，所述电源管理模块为电源优化调整功能的模块，所述电源及电池为电池或外部供电，多种供电模式便于适应现场工况情景。
进一步的，所述第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块，为无线通讯、以太网、RS485中一种或多种通讯方式，通过电缆或光纤连接，多种通讯模块便于适应现场工况情景。
进一步的，所述处理控制单元、中转数据处理单元及检定数据采集处理单元设置于防爆接线盒中，并通过防爆格兰引出线束，通过无线天线引出无线通讯信号；所述计量检定数据控制端中，处理控制单元还可以通过第一通讯模块与第三方数据平台建立通讯连接，便于将计量检定数据汇总到三方数据平台保存及进一步分析处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端相互协调运作，分布式现场采集处理端安装在现场靠近测量仪表及传感器端，负责采集检定所需的现场仪表测量数据与诊断数据，并且将采集到的数据以无线或者有线的方式直接通讯至计量检定数据控制端现场或者通过数据中心端集中后间接通讯至计量检定数据控制端，由于数据集中传输且可以采用无线或者光纤等通讯方式，可以极大的减少现场仪表至控制中心之间线缆的数量，而且避免数据在传输过程中受到外界干扰，在提高数据采集可靠性的同时降低数据采集成本；（2）计量检定数据控制端具备向分布式现场采集处理端发送数据采集指令或者通过现场数据中心端间接向分布式现场采集处理端发送数据采集指令的功能；计量检定数据控制端具备读取分布式现场采集处理端采集的计量检定数据或者通过现场数据中心端间接读取分布式现场采集处理端计量检定数据的功能，现场数据中心端主要作用在于分布式现场采集处理端数量较多的时候，将分布式现场采集处理端的数据汇总以减少计量检定数据控制端的连接数量；（3）避免因时钟差异导致测量结果受到影响，设置时间同步模块使计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端有统一的时间管理，保证采集的计量检定数据精确，便于后期处理精确；（4）多种供电模式、多种通讯模块便于适应现场工况情景；（5）综合采集模块具备丰富的采集功能与多种采集场景，可以针对现场需要采集的计量检定数据种类，布设不同的现场数据中心端。
附图说明
图1为本发明实施例1的功能与连接示意图；
图2为本发明实施例1的防爆接线盒示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1，如图1-2所示，一种分布式计量检定数据采集与处理***，包括计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端；
计量检定数据控制端一般布设在现场之外的地方，如站控室，主要作用为布设现场检定任务并对计量检定数据进行处理，计量检定数据控制端包括处理控制单元、第一时间同步模块、第一通讯模块、第一电源模块，第一时间同步模块、第一通讯模块与处理控制单元连接，第一电源模块为计量检定数据控制端供电；
现场数据中心端布设在现场，但是一般不直接与现场测量仪表或传感器靠近，其主要作用使作为中转站，将分布式现场采集处理端的数据集中汇总以减少计量检定数据控制端的连接数量，当工况中，分布式现场采集处理端数量较少时，不必设立现场数据中心端或无需使用到现场数据中心端进行通讯。
现场数据中心端包括中转数据处理单元、第二时间同步模块、第二通讯模块、第二电源模块，第二时间同步模块、第二通讯模块与中转数据处理单元连接，第二电源模块为现场数据中心端供电；
分布式现场采集处理端安装在现场并与现场测量仪表或传感器连接，分布式现场采集处理端包括检定数据采集处理单元、综合采集模块、第三时间同步模块、现场显示模块、第三通讯模块、第三电源模块，综合采集模块、第三时间同步模块、显示模块、第三通讯模块分别与计量检定数据与采集单元连接，分布式现场采集处理端通过综合采集模块采集计量检定数据，现场显示模块可以在现场就地显示分布式现场采集处理端采集及处理的数据及分布式现场采集处理端自身模块自身状态参数，第三电源模块为分布式现场采集处理端供电。
在实际的现场布设环境中，一般根据计量检定传感器及仪表数量，布设一个或多个计量检定数据控制端、一个或多个分布式现场采集处理端，布设0个或多个现场数据中心端。
计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端相互协调运作，现场数据中心端安装在现场靠近测量仪表及传感器端，负责采集检定所需的现场仪表测量数据与诊断数据，并且将采集到的数据以无线或者有线的方式集中通讯至现场数据中心端、分布式现场采集处理端，这样可以极大的减少现场仪表至控制中心之间线缆的数量，避免在传输过程中受到外界干扰，提高数据采集可靠性的同时降低数据采集成本。
计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端的处理中心单元一般为电路单元分别对应处理控制单元、中转数据处理单元及检定数据采集处理单元，这三个电路单元连同易损的模块电路一般布设在防爆接线盒中，并通过防爆格兰引出线束，通过无线天线引出无线通讯信号，保护不受损害。
作为本实施例优选，处理控制单元通过第一通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
处理控制单元通过第一通讯模块向中转数据处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集中转指令，中转数据处理单元通过第二通讯模块接收对应指令，中转数据处理单元通过第二通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
计量检定数据控制端具备向分布式现场采集处理端发送数据采集指令或者通过现场数据中心端间接向分布式现场采集处理端发送数据采集指令的功能，在一些情况下，比如检定数据采集处理单元和或计量检定数据控制端数量较少时，处理控制单元可以直接发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令至检定数据采集处理单元，也就是此时无需通过现场数据中心端，计量检定数据控制端与分布式现场采集处理端直接建立通讯。
现场数据中心端主要作用在于分布式现场采集处理端数量较多的时候，为减轻计量检定数据控制端工作内容，现场数据中心端将分布式现场采集处理端的数据汇总以减少计量检定数据控制端的连接数量。
作为本实施例优选，检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，并通过第三通讯模块发送至处理控制单元，处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，检定数据采集处理单元通过第三通讯模块发送至中转数据处理单元，中转数据处理单元通过第二通讯模块接收，中转数据处理单元将计量检定数据通过第二通讯模块发送至处理控制单元，处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
计量检定数据控制端具备读取分布式现场采集处理端采集的计量检定数据或者通过现场数据中心端间接读取分布式现场采集处理端计量检定数据的功能，在一些情况下，比如检定数据采集处理单元数量较少时，检定数据采集处理单元直接发送计量检定数据至处理控制单元，处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
在现场计量检定数据控制端和分布式现场采集处理端较少，不能满足现场传输效率时，由中转数据处理单元进行计量检定数据的汇总，再通讯给计量检定数据控制端进行处理。
作为本实施例优选，综合采集模块采集多种类型计量检定数据，综合采集模块包括脉冲和频率测量数据采集模块、电流和电压测量数据采集模块、HART和FoundationFieldbus通讯数据采集模块（HART和FF通讯数据采集模块）、RS485通讯数据采集模块、以太网通讯数据采集模块、无线通讯数据采集模块，综合采集模块具备丰富的采集功能与多种采集场景，可以针对现场需要采集的计量检定数据种类，针对温度、压力、湿度、流量、液位和转速等仪表，布设不同的现场数据中心端。
作为本实施例优选，第一时间同步模块、第二时间同步模块、第三时间同步模块分别通过第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块进行通讯连接，保持计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端时间统一，避免因时钟差异导致测量结果受到影响，设置时间同步模块使计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端有统一的时间管理，保证采集的计量检定数据精确，便于后期处理精确。
作为本实施例优选，第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块都包括电源管理模块和电源及电池，电源管理模块为电源优化调整功能的模块，电源及电池为电池或外部供电，多种供电模式便于适应现场工况情景。
作为本实施例优选，第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块为无线通讯、以太网、RS485中一种或多种通讯方式，并通过电缆或光纤连接，多种通讯模块便于适应现场工况情景。
作为本实施例优选，计量检定数据控制端中，处理控制单元还可以通过第一通讯模块与第三方数据平台建立通讯连接，便于将计量检定数据汇总到三方数据平台保存及进一步分析处理。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：包括计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端； 所述计量检定数据控制端布设现场检定任务并对计量检定数据进行处理，所述计量检定数据控制端包括处理控制单元、第一时间同步模块、第一通讯模块、第一电源模块，所述第一时间同步模块、第一通讯模块与处理控制单元连接，所述第一电源模块为计量检定数据控制端供电； 所述现场数据中心端布设在现场，所述现场数据中心端包括中转数据处理单元、第二时间同步模块、第二通讯模块、第二电源模块，所述第二时间同步模块、第二通讯模块与所述中转数据处理单元连接，所述第二电源模块为现场数据中心端供电； 所述分布式现场采集处理端安装在现场并与现场测量仪表或传感器连接，所述分布式现场采集处理端包括检定数据采集处理单元、综合采集模块、第三时间同步模块、现场显示模块、第三通讯模块、第三电源模块，所述综合采集模块、第三时间同步模块、显示模块、第三通讯模块分别与所述计量检定数据与采集单元连接，所述分布式现场采集处理端通过所述综合采集模块采集计量检定数据，所述现场显示模块可以在现场就地显示分布式现场采集处理端采集及处理的数据及分布式现场采集处理端自身模块自身状态参数，所述第三电源模块为分布式现场采集处理端供电。
2.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述处理控制单元通过第一通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，所述检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，所述检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，所述综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
3.如权利要求2所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述处理控制单元通过第一通讯模块向中转数据处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集中转指令，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块接收对应指令，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块向检定数据采集处理单元发送运行或停止运行计量检定数据的采集指令，所述检定数据采集处理单元通过第三通讯模块接收对应指令，所述检定数据采集处理单元发送运行或停止运行指令至综合采集模块，所述综合采集模块运行或停止运行计量检定数据的采集指令。
4.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，并通过第三通讯模块发送至处理控制单元，所述处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
5.如权利要求4所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述检定数据采集处理单元通过综合采集模块采集计量检定数据，检定数据采集处理单元通过第三通讯模块发送至中转数据处理单元，所述中转数据处理单元通过第二通讯模块接收，所述中转数据处理单元将计量检定数据通过第二通讯模块发送至处理控制单元，所述处理控制单元通过第一通讯模块接收，并实时对计量检定数据进行数据保存与处理。
6.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述综合采集模块采集多种类型计量检定数据，所述综合采集模块包括脉冲和频率测量数据采集模块、电流和电压测量数据采集模块、HART和FoundationFieldbus通讯数据采集模块、RS485通讯数据采集模块、以太网通讯数据采集模块、无线通讯数据采集模块。
7.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述第一时间同步模块、第二时间同步模块、第三时间同步模块分别通过第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块进行通讯连接，保持所述计量检定数据控制端、现场数据中心端、分布式现场采集处理端时间统一。
8.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块都包括电源管理模块和电源及电池，所述电源管理模块为电源优化调整功能的模块，所述电源及电池为电池或外部供电。
9.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述第一通讯模块、第二通讯模块、第三通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块。
10.如权利要求1所述的分布式计量检定数据采集与处理***，其特征在于：所述处理控制单元、中转数据处理单元及检定数据采集处理单元设置于防爆接线盒中，并通过防爆格兰引出线束，通过无线天线引出无线通讯信号；所述计量检定数据控制端中，处理控制单元还可以通过第一通讯模块与第三方数据平台建立通讯连接。
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