具有成像能力的无线工业过程现场设备制造技术

一种在工业过程控制或监视系统中使用的无线现场设备包括被配置为控制所述无线现场设备的操作的控制器。无线通信电路被配置为与远程位置无线通信。内部电源向所述无线现场设备供电。图像捕获设备耦合到所述控制器，并被配置为捕获所述无线现场设备的环境的图像。所述控制器适于从所述图像捕获设备接收图像信息，以及向所述远程位置发送压缩图像信息。以及向所述远程位置发送压缩图像信息。以及向所述远程位置发送压缩图像信息。

【技术实现步骤摘要】
具有成像能力的无线工业过程现场设备
[0001]本申请是2014年1月20日提交的中国专利申请No.201410024656.7的专利技术名称为“具有成像能力的无线工业过程现场设备”的分案申请。


[0002]本专利技术涉及工业过程控制或监视系统。更具体地，本专利技术涉及在这种系统中使用的无线过程现场设备。

技术介绍

[0003]在工业设置中，系统用于监视和控制工业和化学过程等的库存和操作。通常，执行这些功能的系统使用在工业过程中关键位置处分布的现场设备，该现场设备通过过程控制环路耦合到控制室中的控制电路。术语“现场设备”指代在分布式控制或过程监视系统中执行功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和监视中使用的所有设备。
[0004]通常，每个现场设备还包括用于通过过程控制环路与过程控制器、其他现场设备或其他电路通信的通信电路。在一些安装中，过程控制环路还用于向现场设备传输稳压电流/或电压，以向现场设备供电。过程控制环路还携带具有模拟或数字格式的数据。
[0005]在一些安装中，已开始将无线技术用于与现场设备通信。无线操作简化了现场设备配线和设置。然而，由于功率限制，这种设备的功能通常是受限的。此外，在一些实例中，现场设备位于难以视觉监视周围环境的远程位置处。通常，为了探测该地点，必须派遣具有维修人员的车辆。这可能是很多英里之外，且为了访问特定的远程位置，要求大量的行程时间。

技术实现思路

[0006]一种在工业过程控制或监视系统中使用的无线现场设备包括被配置为控制所述无线现场设备的操作的控制器。无线通信电路被配置为与远程位置无线通信。内部电源向所述无线现场设备供电。图像捕获设备耦合到所述控制器，并被配置为捕获所述无线现场设备的环境的图像。所述控制器适于从所述图像捕获设备接收图像信息，以及向所述远程位置发送压缩图像信息。还提供了方法。
附图说明
[0007]图1是示出了与本专利技术一起使用的过程控制或监视系统的简化框图。
[0008]图2是示出了本专利技术的一个实施例的现场设备中的组件的框图。
[0009]图3是示出了图2的现场设备的组件的更详细的框图。
[0010]图4A、4B和4C示出了可以进行本专利技术的图像捕获的示例远程环境。
[0011]图5是过程控制器监视系统的类似于图1的另一示例框图。
[0012]图6是根据本专利技术的实施例的图像捕获设备的简化图。
具体实施方式
[0013]图1是示出了示例过程控制或监视系统10的简化图，示例过程控制或监视系统10包括通过无线网关13与现场设备14和16通信的控制室12。网关13和控制室12之间的通信可以通过有线或无线通信链路。现场设备14被示出为耦合到过程管道18，且现场设备16被示出为耦合到存储箱20。然而，设备14、16可以位于任何所需位置。设备14和16分别包括天线22和24，用于从与无线网关13关联的天线26发送和/或接收信息。设备14和16使用无线射频(RF)通信链路28、29和30彼此通信且与远程位置(例如，网关13)通信。一个示例无线通信协议是根据IEC 62591的WirelessHART协议。现场设备14和16包括用于在不要求附加电线的情况下向设备提供本地(内部)功率的组件。例如，设备14和16可以包括太阳能电池和/或用于本地功率的电池。
[0014]由于现场设备14和16使用受限功率来工作，其处理能力和它们能够发送的数据量是受限的。在一个方面中，本专利技术包括诸如设备14和16之类的无线现场设备，其包括用于使用图像捕获设备来捕获现场设备14、16所处环境的图像的能力。设备中的控制器接收所捕获的图像，并生成压缩图像信息。使用无线通信技术向远程位置发送该压缩图像信息。这减少了设备所要求的功率量，且还减少了发送图像信息所要求的带宽量。
[0015]图2是更详细示出了图1所示的现场设备14的简化框图。现场设备14包括可选的换能器31、无线输入/输出(通信)电路32、控制器34、电源电路36、电池38、以及太阳能板40。换能器31可以是用于感测过程变量的传感器或用于控制过程变量的控制元件，例如阀门。无线通信电路32耦合到天线22，以通过网关13的天线26与网关13通信。可选地，设备14直接与控制室12通信。电源电路36用于向现场设备14内的电路供电。电源电路36可以使用从太阳能电池40接收到的内部功率或从电池38接收到的功率来工作。电源电路36可以由不需要通向远程电源的配线的任何类型的内部电源来供电。电源电路36可以是现场设备14中自包含的，或者在一些实施例中，位于现场设备外部且靠近现场设备。例如，可以将太阳能供电单元用于通过两线连接向变送器或其他现场设备供电，该两线连接还用于承载信息。在这种配置下，电源电路还可以向远程位置提供无线通信。在于2004年5月21日提交的美国专利申请序号10/850,828，“WIRELESS POWER AND COMMUNICATION UNIT FOR PROCESS FIELD DEVICE”中示出和描述了这种配置，且将该申请以全文引用的方式并入本文中。如果从太阳能电池40接收到充足的电量，电源电路36还可以用于向电池38充电。如下面更详细解释的，图像捕获设备74用于捕获环境的图像。
[0016]图3是根据本专利技术的实施例的过程设备14的更详细的框图，且示出了被配置为过程变量传感器的可选换能器31。过程变量传感器31可以位于设备14的外壳内，或位于图3所示的外壳外。测量电路52耦合到过程变量传感器31，且用于在向控制器34提供测量信号之前执行初始信号处理。可选的用户输入54被示出为图3中的操作员按钮。类似地，示出了可选的输出设备，例如LCD显示器56。
[0017]控制器34通常是基于微处理器的控制器，且耦合到存储器60和时钟62。时钟62确定现场设备14内的数字电路的操作速度，且存储器60用于存储信息。存储器60可以包括持久性和易失性存储器，且可以用于存储在处理期间使用的数据、编程指令、校准信息、或用于与过程设备14一起使用的其他信息、数据或指令。存储器60还存储如本文所述的图像信息。
[0018]图3还示出了根据本专利技术的一个示例实施例的图像捕获设备74。图像捕获设备74如下面更详细讨论的工作，且向控制器34提供了包含图像信息的图像输出。
[0019]如在
技术介绍
节中所讨论的，在一些实例中，可能需要视觉监视远程现场设备周围的环境。通常，这种监视要求派遣具有维修人员的车辆，该维修人员必须驾驶到远程位置，以执行视觉探测。本专利技术提供了远程环境75的图像监视，该远程环境75可以包括过程元件，例如闪光、抽油机、泵、箱、或者在远程位置处的现场设备14、16附近的其他组件。这可以用于提供与以下各项相关的信息：该区域中的车辆或人员、设备(例如，泵或井)的正确操作、火或烟的存在性、漏出的过程流体等等。
[0020]能够在不要求外部电源的远程位置处工作的无线现场设备可从例如Chanhassen，MN的Rosemount Inc.获得。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业过程控制或监视系统，包括在远程位置处的控制室和与所述控制室通信的一个或多个现场设备，所述现场设备包括：控制器，被配置为在工业过程中控制所述现场设备的操作；无线通信电路，被配置为使用具有带宽限制的通信协议与远程位置处的控制室无线通信；内部电源，被配置为完全由其向所述现场设备供电；耦合到所述控制器的图像捕获设备，被配置为捕获所述现场设备的环境的图像，所述图像包括靠近所述现场设备的过程元件，所述过程元件被捕获为图像中的图像信息；以及存储器，被配置为存储由图像捕获设备捕获的图像中的所述图像信息；其中，所述控制器还适于：从存储器获取所存储的图像信息；检测由图像捕获设备捕获的图像与所存储的图像信息之间的差别；压缩所述图像信息；以及基于检测到的由图像捕获设备捕获的图像与所存储的图像信息之间的差别，向远程位置发送压缩图像信息，以减少用于向远程位置发送图像信息的通信带宽，并减少现场设备从内部电源消耗的功率；其中，所述图像捕获设备适于在第一时间捕获所述现场设备的环境的第一图像，所述存储器适于将所述第一图像存储为参考图像，并且其中所述参考图像被无线发送并且也存储在远程位置处的控制室处；其中，所述图像捕获设备还适于在随后的第二时间捕获所述现场设备的环境的第二图像，其中，所述控制器适于：为了检测由所述图像捕获设备捕获的第二图像与所存储的参考图像之间的差别，识别两个图像之间的改变，并且仅将改变的那些部分存储为增量图像信息，以及其中，所述控制器适于：向远程位置发送压缩后的增量图像信息作为所述压缩图像信息，其中响应于通过所述无线通信电路接收到的命令，所述压缩图像信息包括更高分辨率图像信息，响应于检测到所述图像中的改变，所述压缩图像信息包括更高分辨率图像信息，响应于通过所述无线通信电路接收到的命令，所述压缩图像信息包括更高帧速率图像信息，或响应于检测到所述图像中的改变，所述压缩图像信息包括更高帧速率图像信息。2.根据权利要求1所述的工业过程控制或监视系统，其中，所存储的图像信息包括基线图像信息、压缩图形信息、或图像改变信息。3.根据权利要求1或2所述的工业过程控制或监视系统，包括：致动器，被配置为重新定位所述图像捕获设备。4.根据权利要求1或2所述的工业过程控制或监视系统，还包括过程变量传感器，其中，由所述无线通信电路传送与检测到的过程变量相关的信息。5.根据权利要求1或2所述的工业过程控制或监视系统，包括：图像管理应用，被配置为以动画方式显示多个捕获到的图像。
6.根据权利要求1所述的工业过程控制或监视系统，包括：图像管理应用，被配置为对图像改变信息加以夸大，以由此放大捕获到的图像中的改...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：