具有边缘计算功能的远程测控终端制造技术

本发明专利技术公开了具有边缘计算功能的远程测控终端，属于物联网远程测控边缘计算技术领域，其包括主模块和扩展板，所述主模块包括存储模块、电源模块、安全模块、监控模块和计算模块。通过采用高性能、高可靠性和安全性应用的硬件架构，满足远程控制、视觉处理、人工智能功能对于边缘计算的需求，实现异构算力的边缘承载，基于软件定义和容器虚拟化的体系架构，超低时延的异构资源调度，不同类型多核异构硬件架构支持下的应用软件与硬件间的解耦技术与统一驱动，提供极好的软件架构通用性和多语言编程能力，还能够实现终端设备远程管理、边缘计算资源和状态感知服务、数据协同服务、应用协同服务和任务调度服务，降低边缘侧管理难度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
具有边缘计算功能的远程测控终端


[0001]本专利技术属于物联网远程测控边缘计算
，具体为具有边缘计算功能的远程测控终端。

技术介绍

[0002]物联网远程测控边缘计算技术则通过远程测控边缘计算终端来实现的，简称ETU，产品既有远程监测控制功能，又具有边缘计算和数据远传功能，集成协议转换、网络通信、存储、监视、远控、数据采集与边缘计算的应用，是目前功能最全、技术最先进，且兼容有线传输、4G/5G无线传输，可自组网的终端设备，可广泛应用于水文水利、电力、石油、石化、地质、环保、公安、市政等行业。
[0003]面对经济全球化和社会信息化的挑战，能源企业也不得不把专业生产自动化、信息化作为技术创新、管理创新和体制创新的重要手段，以信息化改造传统经营模式，提高企业的综合竞争能力。全面启动油田公司物联网、信息化、数字化建设，实现油田生产经营数字化管理，是油田用户提高生产效率、加强安全环保、促进节能减排、改善工作条件、优化生产组织方式、控制生产用工的有效途径，是加快发展方式转变、提高油田开发管理水平和综合效益的必然选择。
[0004]目前，我国油井数量达数十万之多，未来3到5年，国内新钻井数量预计将保持在年均2万口左右，我国油田企业已经在不同程度上实现了数字化和智能化，例如中石油的“A11”项目、中石化的“四化”建设，有力的推动了油田的信息化、数字化建设，但是目前来说油田的数字化、智能化的程度与实际要求还存在一定的差距，未来的发展需要不断与云计算、大数据和物联网、人工智能等先进技术相互整合，促进油田企业的进一步转型升级。
[0005]随着油田建设的深入，随着互联网技术、大数据、云计算、人工智能等先进技术的日渐成熟，现有的网络渐渐开始无法满足我们某些特定的业务需求。
[0006]例如移动云平台，它是通过移动云桌面进行地质工程、软件办公的平台，对数据的带宽和系统时延要求非常高。大数据采集，包括偏远地区的采集，或者是地质物探类的大数据的采集，对覆盖范围、带宽，以及设备的功耗要求非常高。
[0007]还有精准远程控制，包括对单井阀门、管线、以及安防巡检监控，包括对便利井的拉油监控，对数据带宽的要求非常高。
[0008]除此之外，如下几方面也是油田用户亟待解决的问题：1. 设备运行状况实时监测，保证油田设备的安全运行油田企业的生产设备、自动化设备、通信设备数量以及类型非常多并且非常复杂，其中生产设备的安全运行尤为重要，如果生产设备出现故障，轻则导致油田经济蒙受损失，重则会引发安全事故，造成恶劣的社会负面影响。
[0009]因此，对生产设备的运行状况进行实时监测，对设备运行数据进行挖掘，建立预警模型，实现设备的安全预警，对于保障生产设备的安全运行，避免恶性重大事故的发生有重要的意义。
[0010]2. 设备故障自动诊断，实现生产设备的检修、维护指导关于油田企业的采油、采气设备、管输设备的检修，需要解决两个问题，一个是什么时候修、该不该修，另外一个问题是修什么、如何修。第一个问题是检修触发的问题，是依据设备的可靠性原则和故障预警，进行检修决策的问题；第二个问题是依据故障定位和故障确认来进行针对性、精确检修的问题，上述两个问题是实现“状态检修”的核心为题。从现状上看，采油采气的生产设备以及输油输气的管输设备可采用现场仪表的数据以及故障机理建立起来的故障模型，同时运用机器学习、大数据分析，实现故障预警和故障诊断，从而为生产设备的检修决策和检修实施提供依据。
[0011]3. 提升节能降耗水平油田企业作为电力消耗的大型生产企业，每年对于电费投入相当巨大，大力加油田企业节能降耗已经刻不容缓。利用大数据、云计算等先进信息方法与系统，积极探索变频技术、井下动液面技术，提高生产设备的弹性运行水平。
[0012]4. 智能化生产充分利用油田企业现有的数字化、信息化建设基础，引进更先进的信息技术、工业技术和管理手段，实现精确感知生产数据，优化生产过程，减少人工干预，通过科学合理的分步实施，最终使油田企业具备自分析、自诊断、自趋优、自管理、自恢复、自学习的能力，进一步提高效率，降低成本。
[0013]5. 高度集成化生产现场的自动化设备、网络设备数量多，类型杂，相对而言故障率较高，给运维人员带来了很大的运维压力，将多种功能集中一体化（采集、控制、网络、计算、存储），降低运维人员的同时，降低油田企业的投资，真正意义上实现油田企业降本增效。
[0014]6. 现有数据终端存在的问题（1）DTU：DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。
[0015]DTU 硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块，仅具有数据采集功能。
[0016]（2）RTU：RTU是REMOTE TERMINAL UNIT 的简称，中文名称为远程测控终端，用于监视、控制与数据采集的应用。具有遥测、遥信、遥调、遥控功能。
[0017]该产品既能远程监测、亦可远程控制，是集数据采集、控制、传输功能于一体，采用低功耗设计，适用于工业及太阳能供电的野外现场，Smart rtu 2000广泛应用于水文水利、电力、石油、地质、环保等行业。
[0018]RTU终端集成了现在RTU具有的“五遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥调，遥视。但只具有数据采集、传输功能，不具有数据边缘分析、远程调参等功能，是DTU的升级版本。

技术实现思路

[0019]为了克服上述缺陷，本专利技术提供了具有边缘计算功能的远程测控终端，解决了上述问题，且本专利技术的目的为：本申请既有远程监测控制功能，又具有边缘计算和数据远传功能，集成协议转换、网络通信、存储、监视、远控、数据采集与边缘计算的应用，为功能最全、
技术最先进，且兼容有线传输、4G/5G无线传输，可自组网的终端设备，可广泛应用于水文水利、电力、石油、石化、地质、环保、公安、市政等行业。
[0020]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：具有边缘计算功能的远程测控终端，包括主模块和扩展板，所述主模块包括存储模块、电源模块、安全模块、监控模块和计算模块，所述主模块与扩展板双向连接，所述扩展板包括网络通信单元、人工智能加速单元、有线网络通信单元、无线网络通信单元、物联网单元和工业总线单元，所述主模块以CPU为控制中心的最小基本系统。
[0021]所述扩展板包括无线扩展模块和工业总线扩展模块，所述主模块的基本系统通过背板扩展总线分别连接无线扩展模块和工业总线扩展模块。
[0022]所述无线扩展模块和工业总线扩展模块采用可插拔模块化设计，通过板间高速连接器与主模块的最小基本系统连接。
[0023]作为本专利技术的进一步方案：所述主模块所应用的系统构架包括RS485隔离总线、I/O接口有线仪表、ZigBee无线仪表、WIFI、WIA
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PA无线仪表、POE电源管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有边缘计算功能的远程测控终端，包括主模块和扩展板，其特征在于：所述主模块包括存储模块、电源模块、安全模块、监控模块和计算模块，所述主模块与扩展板双向连接，所述扩展板包括网络通信单元、人工智能加速单元、有线网络通信单元、无线网络通信单元、物联网单元和工业总线单元，所述主模块以CPU为控制中心的最小基本系统；所述扩展板包括无线扩展模块和工业总线扩展模块，所述主模块的基本系统通过背板扩展总线分别连接无线扩展模块和工业总线扩展模块；所述无线扩展模块和工业总线扩展模块采用可插拔模块化设计，通过板间高速连接器与主模块的最小基本系统连接。2.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的远程测控终端，其特征在于：所述主模块所应用的系统构架包括RS485隔离总线、I/O接口有线仪表、ZigBee无线仪表、WIFI、WIA
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PA无线仪表、POE电源管理、4G/5G通讯、光电工业以太网以及安全过滤。3.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的远程测控终端，其特征在于：所述主模块所应用的功能模块端口包括FLASH、eMMC、RAM、POWER、CLK&RTC、LED，所述主模块所应用的功能模块端口均连接加密安全芯片和WD&RST。4.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的远程测控终端，其特征在于：所述无线扩展模块应用的接口包括4G/5G、WIFI、NB
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IOT、ZigBee、433、WIA
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PA，所述工业总线扩展模块应用的接口包括RS485/RS232、CAN、USB、实时以太网、TSN、PON、人工智能深度学习加速。5.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的远程测控终端，其特征在于：所述主模块的基本系统中储存模块包括内存DDR和内部存储；所述主模块的内存DDR结构为16位数据线宽和16位地址线，支持LPDDR2、DDR3和DDR3L三种类型的内存颗粒；对于LPDDR2，主模块支持1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董征，刘思奇，刘静静，张念，莫依宸，刘珑，董方妤，金渝航，
申请(专利权)人：裕升物联科技东营有限公司，
类型：发明
国别省市：