專利名稱:流量計算的制造方法
【專利摘要】公開了一種流量計算機。在一個實例中，一種裝置包括根據無線通信協議與一個或多個無線設備的網絡通信的通信接口模塊，執行遠程終端單元應用的本地處理器，該遠程終端單元應用經由該通信接口模塊與該網絡中的該設備通信，以及根據高速數據總線通信協議可通信地耦合該遠程終端單元應用與該通信接口模塊的底板。
【專利說明】流量計算機

【技術領域】
[0001] 本實用新型整體設及監管控制和數據獲取系統并且更具體地設及流量計算機。

【背景技術】
[0002] 如在石油和煤氣生產工業中使用的那些監管控制和數據獲取（SCADA)系統常常 包括流量計算機作為生產過程系統中（例如在井口生產現場處）的設備的中央配件。流 量計算機用于執行流量計算、控制該系統、優化該系統、創建歷史檔案文件并且/或者與 SCADA網絡通信。通過將流量計算機與被配置為執行控制諸如開啟或關閉閥W及測量過程 參數之類的功能的現場設備（例如閥、閥定位器、開關、傳感器、發射器等等）接口，使得經 由流量計算機監視并且/或者控制過程系統成為可能。該現場設備經由模擬、數字或組合 的模擬/數字總線中的任意一個，經由任意希望的通信介質（例如硬線、無線等等）和協議 (例如現場總線、Profibus⑥、HART⑥等等）與流量計算機接口。 實用新型內容
[0003] 公開了一種具有無線通信協議接口的流量計算機。在一個實例中，一種流量計算 機，包括根據無線通信協議與一個或多個無線設備的網絡通信的通信接口模塊專用集成電 路；遠程終端單元專用集成電路，經由所述通信接口模塊與所述網絡中的所述設備通信； W及根據高速數據總線通信協議可通信地禪合所述遠程終端單元專用集成電路與所述通 信接口模塊專用集成電路的底板。
[0004] 特別的，流量計算機還包括外罩，所述外罩包括所述通信接口模塊專用集成電 路、所述遠程終端單元專用集成電路和所述底板。
[0005] 特別的，流量計算機經由太陽能系統向所述遠程終端單元專用集成電路和所述通 信接口模塊專用集成電路供電。
[0006] 特別的，所述通信接口模塊專用集成電路包括；模塊專用集成電路，所述模塊專用 集成電路從所述遠程終端單元專用集成電路接收請求并且經由所述底板返回響應數據，所 述模塊專用集成電路將所述請求從高速數據總線通信協議轉換成所述無線通信協議并且 將所述響應數據從所述無線通信協議轉換成所述高速數據總線通信協議；網絡管理器，所 述網絡管理器控制與所述網絡中的所述設備的通信的定時；W及服務器，所述服務器解釋 來自所述模塊專用集成電路的地址和命令并且向所述網絡管理器通信所述地址和命令。
[0007] 特別的，客戶端應用用于W下之中的至少一個；從所述網絡中的所述設備獲取所 述響應數據，執行錯誤檢測或者執行系統診斷。
[000引特別的，所述通信接口模塊專用集成電路進一步包括通用串行總線端口，W用于 W下之中的至少一個；允許高帶寬應用更新，允許診斷日志的高帶寬獲取，經由所述模塊專 用集成電路提供將要向所述設備發送的所述請求中的一個請求或者經由所述模塊專用集 成電路獲取所述響應數據。
[0009] 特別的，所述遠程終端單元應用包括；所述遠程終端單元專用集成電路包括：遠 程終端單元接口，所述遠程終端單元接口與w下之中的至少一個交互；本地應用或外部應 用或監管控制和數據獲取系統的組件；數據庫，所述數據庫存儲將要向所述網絡中的所述 設備通信的請求，存儲由所述設備基于所述請求提供的響應數據，并且向所述遠程終端單 元接口提供所述響應數據；W及主機應用，所述主機應用經由所述底板向所述通信接口模 塊發送所述請求，經由所述底板從所述通信接口模塊接收所述響應數據，驗證所述響應數 據并且向所述數據庫發送所述響應數據W便存儲。
[0010] 在另一個實例中，一種流量計算機，包括；遠程終端單元專用集成電路，用于接收 將要被發送到無線設備的網絡中的無線設備或多個無線設備的請求；并且通信接口模塊 專用集成電路，所述通信接口模塊專用集成電路經由所述流量計算機的外罩中所包括的底 板可通信地禪合到所述遠程終端單元專用集成電路，所述底板根據高速數據總線通信協議 提供通信。
[00川特別的，所述遠程終端單元專用集成電路：從所述無線設備獲取響應數據，其中所 述響應數據是基于所述請求的；并且將所述至少一個請求或響應數據存儲在與所述遠程終 端單元專用集成電路相關聯的數據庫中。
[0012] 特別的，通信所述請求包括：經由所述通信接口模塊專用集成電路，準備該樣一 種請求信息，該請求信息對應于根據由無線設備的所述網絡實現的無線通信協議的所述請 求，所述請求信息包括地址數據和命令數據；并且向所述通信接口模塊專用集成電路中的 服務器提供所述地址數據和命令數據，所述服務器用于解釋所述地址數據和所述命令數據 并且向所述通信接口模塊專用集成電路中的網絡管理器通信所述請求信息；并且向所述無 線設備傳輸所述請求信息，其中，所述網絡管理器控制所述傳輸的定時。
[0013] 特別的，所述遠程終端單元專用集成電路：收集數據；經由所述通信接口模塊專 用集成電路，準備所述響應數據，所述響應數據將要經由所述底板根據所述高速數據總線 通信協議被通信到所述遠程終端單元專用集成電路；并且經由所述底板向所述遠程終端單 元專用集成電路發送所述響應數據。
[0014] 特別的，所述遠程終端單元專用集成電路進一步生成在監管控制和數據獲取系統 中將要被委任或解除委任的設備的實況列表。
[0015] 與傳統技術相比，本申請所述設及的裝置極大地被簡化，具有更少的組件、安全評 級更低的機殼、較少的功率消耗、較少的配置并且僅具一個用于直接與現場設備通信的主 機。

【附圖說明】

[0016] 圖1示出了允許流量計算機經由無線HART?網關與現場設備的網絡的通信的已知 系統；
[0017] 圖2示出了包括示例性流量計算機的示例性系統，該示例性流量計算機具有與圖 1的現場設備網絡通信的無線協議接口模塊；
[001引圖3示出了實現圖2的示例性系統的示例性方式；
[0019] 圖4是用于表示為了實現圖3的示例性流量計算機和/或更具體地圖2的示例性 系統而可W執行示例性過程的流程圖；
[0020] 圖5是可用于并且/或者被編程為執行圖4的示例性過程W實現圖3的示例性流 量計算機和/或更具體地圖2的示例性系統的示例性處理器平臺的示意性說明。

【具體實施方式】
[0021] 流量計算機通常與遠程終端單元（RTU)相關聯，其中該RTU允許流量計算機與監 管控制和數據獲取（SCADA)系統、分布式控制系統值C巧或任意其他控制系統中的其他組 件通信。如本文所使用的，SCADA系統、DCS和控制系統都被設及任意類型的控制系統并且 因此在該公開中可互換地使用。在一些已知的過程系統中，通過用流量計算機的功能來編 程，RTU可W取代流量計算機。然而，如本文所使用的，術語流量計算機設及流量計算機和 /或包括具有通信組件的獨立流量計算機的RTU、具有流量計算機功能的獨立RTU或流量計 算機與RTU(的集成的或作為獨立接口設備）的組合的任意合適的配置。
[0022] 將流量計算機并入控制系統中設及允許流量計算機與一個或多個現場設備 通信。在現場設備與流量計算機之間創建、配置、操作并且/或者維護接口的成本和/ 或復雜度依賴于現場設備的類型、信令的對應類型（例如模擬、數字或模擬/數字的 組合），希望的通信媒介（例如硬線，無線等），和所實現的管控協議（例如現場總線、 Pro巧bus⑩、HART⑩?等等）。利用全部該些用于將現場設備與流量計算機接口的各種 模式，不同組件的結果集成和配置可能增加過程系統的施加、成本和復雜度同時降低系統 的可靠性。
[002引例如，圖1示出了允許流量計算機102經由無線HART?網關108與現場設備106的 網絡104的通信的已知系統100。現場設備106是根據無線HART?協議與網關108無線地 通信的無線設備。HART?協議通常被用于許多控制系統中，并且通過允許無線地進行通信而 基于該協議建立無線HART?。通常，無線HART?是可W實現主機（例如網關108)與用數字 信號來疊加回路電流的一個或多個發射器（例如現場設備106)之間的點對點網絡方案的 高級協議。該協議還允許高級的能力如數據獲取、過程控制和/或診斷。此外，無線HART? 允許網絡（例如網絡106)被構造成格型，W允許獨立的設備（例如現場設備106)彼此通 信。格型網絡通過如果具體路徑失敗則允許重路由流量，增加總體系統的穩定性。
[0024] 在圖1的已知系統100中，流量計算機102包括處理器110,其中，經由處理器110 實現流量計算機102的功能。處理器110與長距離無線電臺112通信W經由天線114向 SCADA系統（未顯示）傳輸數據和其他信息。處理器110還可W與一個或多個I/O端口 120 通信，W與SCADA系統中的其他組件接口。然而，在圖1的已知系統100中，流量計算機102 與無線HART?不兼容，因此阻止經由其中一個I/O端口 120的直接連接。為了克服該限制， 許多已知系統如已知系統100實施中間組件如網關108來作為到現場設備106的主機W根 據無線HART?傳輸請求和從現場設備106接收響應。因而，流量計算機102是向現場設備 106發送請求的網關108的主機并且經由網關108接收響應。為了接口流量計算機102和 網關108,已知系統100實現RS485鏈路或電纜122作為物理層W實現網關108與流量計算 機102之間的任意合適的通信協議（例如Mo化US、W太網等等）。
[0025] 因此，雖然可W用該方式將現場設備106連接到流量計算機102,但是已知系統 100引起需要相當大的時間和花費來實現的大量復雜性。例如，由于網關108和流量計算 機102應用不同的通信協議，所W必須使用不同的配置工具在網關108和流量計算機102 處獨立地配置RS485鏈路122。此外，中間網關108增加已知系統100的復雜度，因為操作 兩個主機的層次（流量計算機102是關于網關108的主機，并且網關108是關于現場設備 106的主機）而不是與全部較低設備通信的一個主機。該不僅該增加已知系統100的復雜 度和時間并且因此增加成本，而且降低系統的100的可靠性。
[0026] 由已知系統100引起的另一個成本設及獨立的網關108和流量計算機102的物理 足跡。如圖1中所示的，網關108被放置在外罩124中并且流量計算機102包括獨立的外 罩126。典型地，外罩124、126必須符合適用于外罩124、126所位于的具體的環境條件的安 全標準。例如如果已知系統100被合并到石油和煤氣生產現場中，則外罩124、126可W是 由美國電器制造商協會（NEMA)定義的NEMA4機殼。在圖1的已知系統100中，將需要兩個 調節外罩124、126,因為存在彼此遠距離分離的兩個獨立的元件（例如流量計算機102和 網關108)。此外，在已知系統100中包括獨立的網關108還需要附加設備來向網關108供 電。如圖1中所示的，流量計算機102從第一電源128接收電力。雖然電源128可W是任 意合適的電源，但是在石油和煤氣生產現場處的已知系統100的典型的實現通常使用太陽 能系統。第一電源128不僅向流量計算機102的處理器110而且供電而且向I/O端口 120 W及被插入在其中的任意接口模塊供電。然而，在已知系統100中，網關108必須從也可W 是太陽能系統的第二電源130接收它自己的電力。結果，對于用于附加電源的設備的需要 W及增加的功率消耗進一步增加已知系統100的實現的成本。
[0027] 圖2示出了包括示例性流量計算機202的示例性系統200,其中流量計算機202 具有無線協議接口（WPI)模塊204 W與圖1的現場設備208的網絡206通信。在一些實現 中，與WPI模塊相關聯的無線通信協議可W是無線HART?,因而設備208的網絡206對應于 圖1的現場設備106的網絡104。該示例性流量計算機202包括本地或局域處理器210,處 理器210包括流量計算機202的核屯、功能。本地處理器210可W是任意類型的處理單元 如處理器內核、處理器和/或微處理器。本地處理器210與長途無線電212通信，W經由天 線214與SCADA系統通信。示例性流量計算機202的本地處理器210還與一個或多個I/O 端口 216通信，其中一個I/O端口 216被禪合到WPI模塊204。
[002引如圖2中所示的，本地處理器210和WPI模塊204都被包括在單個外罩218中，因 而與（需要兩個獨立的外罩124、126的）圖1的已知系統100相比降低滿足調節安全標準 的成本。除了單個外罩218之外，由單個電源220向本地處理器210和WPI模塊204兩者 供電，在一些實例中，電源220可W是太陽能系統或者任意其他合適的電源。結果，當與圖 1的已知系統100相比時還降低設備的成本和消耗的功率。
[0029] 通過如上文所解釋那樣地配置的示例性流量計算機202,流量計算機202可W經 由網絡無線電發射器和/或接收器222與設備208的網絡206通信。如本文所使用的，術 語無線電設及任意獨立的或組合的無線發射器或無線接收器。如圖2中所示的，網絡無線 電222可W通過被用作物理層的RS458鏈路224,經由WPI模塊204與流量計算機202通 信，W實現任意合適的通信協議（例如HART)。與圖2的已知系統100不同，網絡無線電222 和WPI模塊204都被配置為實現相同的無線協議。因此，僅需要僅使用一個配置工具的一 個配置步驟。如下文將結合圖3所更完整地解釋的，在流量計算機202中內部地實現其他 通信配置。結果，示例性系統200比圖1的已知系統102極大地被簡化，具有更少的組件、 安全評級更低的機殼、較少的功率消耗、較少的配置并且僅具一個用于直接與現場設備208 通信的主機。
[0030] 與用于流量計算機202的外罩218的安全標準類似，網絡無線電222可w符合特 定環境安全標準。網絡無線電222可W例如是符合NFPA 70第一類第一分支的無線電收發 器，W允許在危險區域環境中的放置。另外地或可替換地，在一些實例中，網絡無線電222 還可W被包括在流量計算機202中，因而網絡無線電222類似于長途無線電212 -樣位于 外罩218中W進一步降低用于實現系統200的安全評級機殼的數量，另外，在一些實例中， 將網絡無線電222直接集成到WPI模塊204中，因而進一步降低示例性流量計算機202的 總體足跡，并且相應地安全評級外罩218的尺寸。網絡無線電222是處于外罩218之中還 是外罩218外部可W依賴于用于系統200的具體應用。
[0031] 圖3示出了用于實現圖2的示例性流量計算機202的示例性方式。如上文結合圖 2所述的，圖3的示例性流量計算機202包括示例性本地處理器210和WPI模塊204。本 地處理器210執行與之相關聯的編碼指令W及與SCADA接口 302、本地應用304、一個或多 個外部接口 306、操作員接口 307和遠程終端單元（RTU)應用308相關聯的編碼指令。RTU 應用308可W包括多個組件，該組件包括底板驅動器310、主機應用312、數據庫314和RTU 接口 316。WPI模塊204包括模塊處理器318,模塊處理器318可W是任意類型的處理單元 (例如處理器內核、處理器和/或微處理器）W執行與之相關聯的編碼指令W及與板驅動器 320、模塊應用322、模塊接口 324、網絡（例如HART)服務器326、網絡管理器328和無線串 行驅動器330相關聯的編碼指令。
[0032] 為了允許操作員與流量計算機202的示例性本地處理器210和/或模塊處理器 318交互，示例性流量計算機202包括任意類型的顯示器332。在一些實例中，示例性顯示 器332可W是被合并到流量計算機202中的本地顯示器，如圖3中所示。在其他實例中，顯 示器332可W位于經由外部接口 306與流量計算機202接口 W向流量計算機202的提供輸 入并且/或者接收來自流量計算機202的輸出的外部設備334上。示例性顯示器332包括 但不限于能夠顯示用戶接口（例如操作員接口 307)的計算機監視器、計算機屏幕、電視機、 移動設備（例如智能電話、黑替"和/或iPhone ?)等等和/或由本地處理器210和/或模 塊處理器318實現的應用。
[0033] 可替換地或另外地，操作員可W通過經由長途無線電212向流量計算機202并且 從流量計算機202傳輸數據，經過SCADA系統中的其他組件與流量計算機202交互。因此， 本地處理器210包括SCADA接口 302, W允許根據本領域已知的方法的該通信。
[0034] 由圖3的流量計算機202的本地處理器210執行的示例性本地應用304包括用于 提供流量計算機的核屯、功能的典型的流量計算機應用。本地應用304可W例如監視來自對 應的系統中的各種現場設備（例如現場設備208)的數據，基于接收的數據執行流量計算， 優化系統的生產，經過控制算法處理數據，準備將要被傳輸到SCADA系統中的其他組件的 數據并且/或者創建該流量計算機202正在監視的系統的歷史檔案文件。
[0035] 圖3的示例性流量計算機202能夠通過經由RTU應用308和與WPI模塊204接口， 關于無線現場設備208執行所述任務，并且WPI模塊204因而經由網絡無線電222與現場 設備208接口。在一些實例中，流量計算機202的本地處理器210和WPI模塊204的模塊 處理器318都與流量計算機202中的底板336通信。就該點而言，在圖3的示例性流量計 算機202中的處理器210、318都包括對應的底板驅動器310、320 W管理根據任意合適的高 速通信協議（例如通用串行總線扣SB)、W太網、串行、同步串行等等）實現的數據總線的兩 端。在圖3的示例性流量計算機202的底板336的配置中，本地處理器210是主機，其可W 向WPI模塊204發出請求，WPI模塊204是從機。
[0036] 在操作中，將要被發送到WPI模塊204的請求可W源自SCADA主機系統或經由 SCADA接口 302的其他SCADA系統組件、經由外部接口 306與流量計算機202通信的外部設 備334或經由本地顯示器332提供的操作員接口中的任意一個。此外，請求可W源自由本 地處理器210執行的本地應用304。在一些實例中，源自該些源中的任意一個的請求可W經 由RTU接口 316向RTU應用308通信該請求。在一些實例中，外部設備334可W經由RTU 接口 316代替經由外部接口 306,直接與RTU應用308通信。隨著RTU接口 316接收該請 求，RTU接口 316可W向數據庫314轉發該請求，其中在數據庫314中存儲該請求。在一些 實例中，RTU接口 316包括與數據庫314交互的配置接口，W允許任意合適的配置工具提供 操作配置選項。另外，RTU接口 316提供與網絡206相關聯的實時或歷史數據的獲取。
[0037] 所示實例的數據庫314與主機應用312通信。主機應用312可W掃描數據庫314 W發現任意新請求，其中主機應用312向底板驅動器310提供該新請求W被傳輸到WPI模 塊204, WPI模塊204作為從機W響應該請求。在圖3的該示例性流量計算機202中，主機 應用312包括周期性的更新例程，W允許RTU應用308輪詢與圖2中所示的流量計算機202 的每個I/O端口 216相關聯的每個I/O模塊（例如WPI模塊204)。因此，當RTU應用308 輪詢WPI模塊204時，從WPI模塊204獲取響應，驗證該響應并且隨后將該響應存儲在數據 庫314中。因此，除了任意具體的請求之外，主機應用312可W使用周期性的更新例程來輪 詢網絡206中的每個無線現場設備208, W收集主要值更新。在一些實例中，可W基于近似 一秒鐘的時間間隔重復該過程。按照該方式，獲得請求響應，并且然后可W經由顯示器332、 外部設備334和/或SCADA系統中的其他組件向操作員提供該請求響應。在一些實例中， 主機應用312可W直接與其他應用通信，因而接收請求并且/或者返回響應而無需將信息 存儲在數據庫314中。經由外部設備334執行的資產管理系統（AM巧可W例如直接經由主 機應用312從網絡206請求并且收集設備診斷和/或資產信息并且繞過數據庫314。另外 地或可替換地，在一些實例中，應用可W具有到數據庫314的直接通路而無需經過RTU應用 308 的 RTU 接口 316。
[003引除了存儲請求和基于該請求所收集的響應數據之外，圖3的示例性流量計算機的 數據庫314還可W提供用于網絡206中的每個現場設備208 W及用于總體系統的結構，W 準備活動設備的列表并且指示該設備是被委任還是被解除委任（即WPI模塊204是否建 立從具體現場設備208到輪詢數據的專用連接）。如上文所解釋的，該示例性數據庫314中 的該些結構可用于流量計算機202中（例如本地應用304)或流量計算機202外部（例如 SCADA主機系統）的其他應用。
[0039] 如已經描述的，WPI模塊204經由底板336,經過RTU應用308向本地處理器210 發送并且從本地處理器210接收全部通信。在所示實例中，WPI模塊204的底板驅動器320 最初接收從主機應用312發送的任意請求并且向模塊應用322提供請求。圖3的示例性模 塊應用322可W通過轉換請求中的數據W符合由無線現場設備208實現的對應的無線通信 協議（例如無線HART?)，解釋用于該請求W便后續使用。示例性模塊應用322還通過管理 并且提供到網絡服務器326的通信（例如請求），作為到網絡服務器326的客戶端。網絡 服務器326根據網絡206的對應的無線通信協議解釋由模塊應用322準備的地址和命令， 并且向網絡管理器328通信該地址數據和命令數據。由模塊應用322提供的地址數據可W 用于例如網絡服務器326、網絡無線電222或連接到網絡206的任意現場設備208。隨著地 址和命令數據可用，網絡管理器328控制經過網絡206的通信的定時并且包括網絡格型算 法W確保來自合適的源的數據的傳遞和獲取。具體地，全部通信經由網絡無線電222被傳 輸到網絡206。因此，WPI模塊204還包括無線電串行驅動器330 W控制用于實現用于向并 且從網絡無線電222攜帶信號的通信協議的物理層（例如RS458鏈路224)。然而，在一些 實例中，網絡無線電222可W被合并到示例性流量計算機202的外罩218中。在該實例中， WPI模塊204可W包括用于同軸電纜的插座W廉價網絡無線電222。在其他實例中，網絡無 線電222被集成到WPI模塊204中，因而同軸電纜將WPI模塊204直接連接到外罩218上 的天線，其中通過天線向無線網絡206的現場設備208傳輸并且從無線網絡206的現場設 備208接收數據。
[0040] 在從現場設備208獲取基于請求的響應數據之后，經由與用于發送該請求的路 徑相反的路徑（例如從網絡無線電222并且經過無線電串行驅動器330、網絡管理器328和 網絡服務器326)將該響應數據返回模塊應用322。模塊應用322基于在對于該請求的響應 中獲取的數據，執行錯誤檢查和/或系統診斷。模塊應用322還通過轉換該響應數據W符 合在底板336上實現的高速通信協議來準備響應數據，并且隨后向底板驅動器320提供該 準備的響應數據W被傳輸到如上文所述的RTU應用308。
[0041] 除了對經由RTU應用308接收的請求起作用之外，模塊應用322還執行各種與無 線設備208相關聯的內部任務，而無需接收具體請求。通過執行該些內部任務，模塊應用 322可W收集在未來的請求中可能經由RTU應用308捜索的相關信息。該樣，增加示例性 流量計算機202的總體效率，因為用于請求的響應時間被降低。模塊應用322可W例如從 網絡服務器326請求現場設備208的列表，該列表然后可W被存儲在上述數據庫314的設 備208的列表中。在一些實例中，模塊應用322還可W收集與將要被存儲在數據庫314中 的現場設備208相關的信息，包括用戶定義的標簽、序列號、過程值配置（例如單位）等等。 在一些實例中，模塊應用322可基于網絡的用戶定義，觸發網絡重配置。另外，模塊應用322 可W監視現場設備208的可用性，W增加用于請求的響應時間。此外，當模塊應用322識別 "丟失的"現場設備208時（例如連接失敗），模塊應用322可W自動地準備失敗響應，其中 當接收到對應于"丟失的"現場設備208的請求時提供該失敗響應。
[0042] 另外或可替換地，模塊應用322可W經由圖3的示例性模塊接口 324將接收的請 求直接發送到WPI模塊204中。在一些實例中，模塊接口 324可W對應于并且控制WPI模 塊204上的通用串行總線扣SB)端口。按照該方式，示例性模塊接口 324提供專用高帶寬 接口，W允許對WPI模塊204的內容更新程序和/或應用和/或診斷日志的獲取。模塊接 口 324還可W按照上文對于經由RTU應用308所發送的請求類似的方式，提供用于網絡206 的現場設備208的數據的請求
[0043] 雖然在圖3中已經示出了用于實現圖2的流量計算機202的示例性方式，但是可 W用任意其他合適的方式組合、分割、重組、省略、排除并且/或者實現圖3中所示的數據結 構、元件、過程和設備。此外，可W由硬件、軟件、固件和/或硬件、軟件和/或固件的任意組 合實現示例性SCADA接口 302、示例性本地應用304、一個或多個示例性外部接口 306、示例 性操作員接口 307、示例性RTU應用308、示例性底板驅動器310、示例性主機應用312、示例 性數據庫314、示例性RTU接口 316、示例性底板驅動器320、示例性模塊應用322、示例性模 塊接口 324、示例性網絡服務器326、示例性網絡管理器328、示例性無線電串行驅動器330 和/或更具體圖3的示例性流量計算機202。此外，除了圖3中所示的元件、過程和/或設 備之外，示例性流量計算機202可W改為或另外包括附加的元件、過程和/或設備，并且/ 或者可W包括所示數據結構、元件、過程和/或設備中的任意一個或全部。
[0044] 圖4是用于表示為了實現圖3的示例性流量計算機202并且/或者更普遍地圖2 的示例性系統200而可W執行示例性過程的流程圖。更具體地，圖4的示例性過程可W表示 該樣一種機器可讀指令，該機器可讀指令包括由處理器如在下文結合圖5所討論的示例性 處理器平臺500中所示的處理器512執行的程序。該程序可W被實現軟件中，該軟件可W 被存儲在有形的計算機可讀介質如CD-ROM、軟盤、硬盤驅動器、數字多用途盤值VD)、藍光 盤或與處理器512相關聯的存儲器上。可替換地，可W使用專用集成電路（ASIC)、可編程邏 輯器件（PLD)、現場可編程口陣列（FPLD)、離散邏輯、硬件、固件等等的任意組合來實現圖4 的示例性過程中的一些或全部。并且，圖4的示例性操作中的一個或多個可W被手動地實 現或者被實現為任意前述技術的組合例如固件、軟件、離散邏輯和/或硬件的任意組合。此 夕F，雖然主要參考圖3的示例性流量計算機202描述示例性過程，但是可W可替換地使用用 于實現圖4的示例性過程的許多其他方法。可W例如改變方框的執行次序并且/或可W 改變、排除或組合一些所述方框。另外，可W例如由獨立的處理線程、處理器、設備、離散邏 輯、電路等等順序地并且/或者并行地執行圖4的示例性過程中的任意一個或全部。
[0045] 如上所述，可W使用存儲在有形的計算機可讀介質如硬盤驅動器、閃存、只讀存儲 器（ROM)、壓縮盤（CD)、數字多用途盤值VD)、高速緩沖存儲器、隨機訪問存儲器（RAM)和/ 或用于將信息存儲任意持續時間（例如延長的時間周期、永久地、簡短的瞬間、臨時地緩存 并且/或者用于信息的高速緩沖存儲）的任意其他存儲介質上的編碼指令（例如計算機可 讀指令）實現圖4的示例性過程。如本文所使用的，術語有形的計算機可讀介質被明確地定 義為包括任意類型的計算機可讀存儲器并且排除傳播信號。另外或可替換地，可W使用存 儲在非瞬態可讀計算機介質如硬盤驅動器、閃存、只讀存儲器、壓縮盤、數字多用途盤、高速 緩沖存儲器、數據服務存儲器和/或用于將信息存儲任意持續時間（例如延長的時間周期、 永久地、簡短的瞬間、臨時地緩存并且/或者用于信息的高速緩沖存儲）的任意其他存儲介 質上的編碼指令（例如計算機可讀指令）實現圖4的示例性過程。如本文所使用的，非瞬 態可讀計算機介質明確地定義為包括任意類型的計算機可讀存儲器并且排除傳播信號。如 本文所使用的，使用短語"至少"作為權利要求的前序中的過渡術語，其與術語"包括"一樣 是開放式結尾的。因此，使用"至少"作為前序中的過渡術語的權利要求可W包括除了權利 要求中明確所述的那些元件之外元件。
[0046] 圖4的示例性過程在方框400處開始，其中在方框400處，流量計算機（例如202) 的RTU應用（例如308)接收將要被發送到網絡（例如206)的無線現場設備（例如208) 的請求。在一些實例中，根據無線HART?通信協議配置網絡（例如網絡206)。然而，可W根 據任意合適的無線通信協議實現圖4的示例性過程。請求可W對應于位于對應的控制系統 中的設備（例如208)的校準、診斷、數據獲取、控制、資產管理或過程優化中的任意一個。 此外，請求可W源自本地應用（例如304)、SCADA系統的另一個組件或任意其他外部設備 (334)中的任意一個。由RTU應用（例如308)接收的請求隨后可W被存儲在數據庫（例如 314)中（方框 402)。
[0047] RTU應用（例如308)的主機應用（例如312)然后確定將要被通信到對應的現場 設備（例如208)的請求（方框404)。為了確定該請求，主機應用（例如312)掃描數據庫 (例如314)，該數據區被設置為觸發關于待發送的請求的主機應用（例如312)。另外，主 機應用（例如312)還包括周期性更新的例程，W在設置的時間間隔上輪詢每個為了（例 如206)中的無線設備（例如208)。因此，主機應用（例如312)還可W生成合適的請求W 實現最新的例程。在已識別全部待發送的請求之后，主機應用（例如312)向無線協議接口 (WPI)模塊（例如204)發送該請求（方框406)。經由被可通信地禪合到WPI模塊（例如 204)和流量計算機（例如202)的用于執行RTU應用（例如308)的本地處理器（例如210) 的底板（例如336)發送該請求。
[0048] 在請求被傳輸到WPI模塊（例如204)之后，模塊應用（例如322)轉換該請求W符 合由現場設備（例如208)實現的無線通信協議（方框408)。在一些實例中，WPI模塊（例 如204)可W直接經由模塊接口（例如324) W代替根據上文簡述的示例性過程經由RTU應 用（例如308)接收請求。在該實例中，WPI模塊（例如204)類似地轉換該請求，W符合對 應的無線通信協議（方框408)。具體地，該轉換過程包括該模塊應用（例如322)基于該協 議準備地址和命令數據。該轉換后的請求然后被被傳輸到合適的無線現場設備（例如208) (方框410)。隨著模塊應用（例如322)向根據該無線通信協議實現的網絡服務器（例如 326)提供轉換的請求的該地址和命令數據，實現該請求的該傳輸。網絡服務器（例如326) 向網絡管理器（例如328)通信請求信息，該網絡管理器控制經由無線發射器（例如222) 到網絡（例如206)中的各種無線現場設備（例如208)的通信，因而每個請求它的合適 的接收方無線現場設備（例如208)接收。在請求被傳輸到現場設備（例如208)之后，經 過反向過程獲取響應數據（方框412)。即現場設備（例如208)經由無線電接收器（例如 222)，基于該請求將響應數據通信回到WPI模塊（例如204)。網絡管理器（例如328)控 制設備（例如208)的定時和通信。向網絡服務器（例如326)提供響應數據，并且向模塊 應用（例如322)供應該響應數據。在一些實例中，模塊應用（例如322)可W從現場設備 (例如208)獲取數據而無需如上文結合圖3所述地首先從RTU應用（例如308)接收請求。 在該實例中，當在方框406處向WPI模塊（例如204)發送請求之后，模塊應用（例如322) 可能已經收集與一個或多個請求相關聯的響應數據。因此，模塊應用（例如322)可能已經 準備向RTU應用（例如308)發送回響應數據，如下文將更詳細地描述的。
[0049] 在接收到響應數據之后，模塊應用（例如322)通過在該響應數據上執行錯誤檢 查，確定在該響應數據中是否存在錯誤（方框414)。如果模塊應用（例如322)檢測到錯 誤，則模塊應用（例如322)確定是否應該重發對應的請求（方框416)。如果該錯誤使得 重發請求合適，則示例性過程返回到方框410 W再次傳輸該請求。如果該請求使得第二請 求無益，則模塊應用（例如322)準備與該響應數據相對應的錯誤消息（方框418)。在圖4 的示例性過程中的該時刻，模塊應用（例如322)轉換響應數據（和任意對應的錯誤消息） W符合由地板（例如336)實現的標準高速通信協議（方框420)。類似地，在模塊應用確定 該響應數據不包括任何錯誤消息的情況中（方框416)，該過程直接前進到方框420 W如上 所述地轉換該響應數據。
[0050] 隨著響應數據被合適地轉換，模塊應用向流量計算機（例如202)的RTU應用（例 如308)發送響應數據（方框422)。經由底板驅動器（例如310、320)在底部（例如336)上 傳輸該響應數據并且由主機應用（例如312)接收該響應數據，其中在主機應用（例如312) 中驗證該響應數據。主機應用（例如312)然后向RTU應用（例如308)的數據庫（例如 314)提供該響應數據W便被存儲（方框424)。RTU應用（例如308)然后可W向對應的請 求的源提供該響應數據，其中該源包括本地應用（例如304)、外部設備（例如334)或SCADA 系統的其他組件中的任意一個（方框426)。在一些實例中，RTU應用（例如308)可W向任 意應用或設備提供該響應數據而無需首先將該響應數據存儲在數據庫（例如314)中。另 夕F，在經由模塊接口（例如324)發起該請求的情況中，模塊應用（例如322)可W向模塊接 口（例如324)提供該響應數據W代替將其發送到RTU應用（例如312)。圖4的示例性過 程然后確定流量計算機（例如202)是否繼續監視網絡（例如206)的無線設備（例如208) (方框428)。如果是，則該過程返回到方框400 W接收新的請求并且重復該示例性過程。如 果流量計算機（例如202)不繼續監視無線現場設備（例如208)，則該過程結束。
[0化1] 圖5是可用于并且/或者被編程為執行圖4的示例性過程W實現圖3的示例性流 量計算機和/或更具體地圖2的示例性系統的示例性處理器平臺500的示意性說明。示例 性實例的平臺500包括處理器512。可W例如由來自任意希望的族或制造商的一個或多個 微處理器或控制器實現處理器512。
[0052] 處理器512包括本地存儲器513 (例如高速緩沖存儲器）并且經由總線518與包 括易失性存儲器514和非易失性存儲器516的主存儲器通信。可W由同步動態隨機訪問存 儲器（SDRAM)、動態隨機訪問存儲器值RAM)、RAMBUS動態隨機訪問存儲器（畑RAM)和/或 任意其他類型的數據服務器設備實現易失性存儲器514。可W由閃存和/或任意其他類型 的存儲器設備實現非易失性存儲器516。可W由存儲器控制器控制到主存儲器514和516 的通路。
[0053] 處理器平臺500還包括接口電路520。可W由任意類型的接口標準如W太網接口、 通用串行總線扣SB)和/或PCI Express接口實現接口電路520。一個或多個輸入設備522 被連接到接口電路520。輸入設備522允許用戶將數據和命令輸入到處理器512中。可W 例如由鍵盤、鼠標、觸摸屏、跟蹤板、跟蹤球、滑鼠和/或語音識別系統實現輸入設備。一個 或多個輸出設備524也被連接到接口電路520。可W例如由顯示器設備（例如液晶顯示器、 陰極射線管顯示器（CRT)、打印機和/或揚聲器）實現輸出設備524。接口電路520因此典 型地包括圖形驅動卡。
[0化4] 接口電路520還包括通信設備如調制解調器或網絡接口卡，W助于經由網絡 526 (例如W太網連接、數字用戶線路值化)、電話線、同軸電纜、蜂窩電話系統等等）與外部 計算機的數據交換。
[0化5] 處理器平臺500還包括一個或多個用于存儲軟件和數據的大規模存儲設備528。 該大規模存儲設備528的實例包括軟盤驅動器、硬盤驅動器、壓縮盤驅動器和數字多用途 盤值VD)驅動器。
[0化6] 可W將用于實現圖4的示例性過程的編碼指令532存儲在大規模存儲設備528 中、在易失性存儲器514中、在非易失性存儲器516中并且/或者在可去除的存儲器介質如 CD或DVD上。
[0化7] 雖然本文已經描述了特定示例性方法、裝置和制品，但是本專利覆蓋范圍不限于 此。該實例適用于作為非限制性的說明性實例。相反，本專利覆蓋在文字上或者在等效物 的教義之下落入所附權利要求的范圍中的全部裝置和制品。
【權利要求】
1. 一種流量計算機，包括： 根據無線通信協議與一個或多個無線設備的網絡通信的通信接口模塊專用集成電 路； 遠程終端單元專用集成電路，經由所述通信接口模塊與所述網絡中的所述設備通信； W及 根據高速數據總線通信協議可通信地禪合所述遠程終端單元專用集成電路與所述通 信接口模塊專用集成電路的底板。2. 如權利要求1所述的流量計算機，還包括外罩，所述外罩包括所述通信接口模塊專 用集成電路、所述遠程終端單元專用集成電路和所述底板。3. 如權利要求1所述的流量計算機，其中，經由太陽能系統向所述遠程終端單元專用 集成電路和所述通信接口模塊專用集成電路供電。4. 如權利要求1所述的流量計算機，其中，所述通信接口模塊專用集成電路包括： 模塊專用集成電路，所述模塊專用集成電路從所述遠程終端單元專用集成電路接收請 求并且經由所述底板返回響應數據，所述模塊專用集成電路將所述請求從高速數據總線通 信協議轉換成所述無線通信協議并且將所述響應數據從所述無線通信協議轉換成所述高 速數據總線通信協議； 網絡管理器，所述網絡管理器控制與所述網絡中的所述設備的通信的定時；W及 服務器，所述服務器解釋來自所述模塊專用集成電路的地址和命令并且向所述網絡管 理器通信所述地址和命令。5. 如權利要求4所述的流量計算機，其中，客戶端應用用于W下之中的至少一個；從所 述網絡中的所述設備獲取所述響應數據，執行錯誤檢測或者執行系統診斷。6. 如權利要求4所述的流量計算機，其中，所述通信接口模塊專用集成電路進一步包 括通用串行總線端口，W用于W下之中的至少一個；允許高帶寬應用更新，允許診斷日志的 高帶寬獲取，經由所述模塊專用集成電路提供將要向所述設備發送的所述請求中的一個請 求或者經由所述模塊專用集成電路獲取所述響應數據。7. 如權利要求1所述的流量計算機，其中，所述遠程終端單元專用集成電路包括： 遠程終端單元接口，所述遠程終端單元接口與W下之中的至少一個交互；本地應用或 外部應用或監管控制和數據獲取系統的組件； 數據庫，所述數據庫存儲將要向所述網絡中的所述設備通信的請求，存儲由所述設備 基于所述請求提供的響應數據，并且向所述遠程終端單元接口提供所述響應數據；W及 主機應用，所述主機應用經由所述底板向所述通信接口模塊發送所述請求，經由所述 底板從所述通信接口模塊接收所述響應數據，驗證所述響應數據并且向所述數據庫發送所 述響應數據W便存儲。8. -種流量計算機，包括： 遠程終端單元專用集成電路，用于接收將要被發送到無線設備的網絡中的無線設備或 多個無線設備的請求；并且 通信接口模塊專用集成電路，所述通信接口模塊專用集成電路經由所述流量計算機的 外罩中所包括的底板可通信地禪合到所述遠程終端單元專用集成電路，所述底板根據高速 數據總線通信協議提供通信。9. 如權利要求8所述的流量計算機，其中，所述遠程終端單元專用集成電路： 從所述無線設備獲取響應數據，其中所述響應數據是基于所述請求的；并且 將所述至少一個請求或響應數據存儲在與所述遠程終端單元專用集成電路相關聯的 數據庫中。10. 如權利要求8所述的流量計算機，其中，通信所述請求包括： 經由所述通信接口模塊專用集成電路，準備該樣一種請求信息，該請求信息對應于根 據由無線設備的所述網絡實現的無線通信協議的所述請求，所述請求信息包括地址數據和 命令數據；并且 向所述通信接口模塊專用集成電路中的服務器提供所述地址數據和命令數據，所述服 務器用于解釋所述地址數據和所述命令數據并且向所述通信接口模塊專用集成電路中的 網絡管理器通信所述請求信息；并且 向所述無線設備傳輸所述請求信息，其中，所述網絡管理器控制所述傳輸的定時。11. 如權利要求8所述的流量計算機，其中，所述遠程終端單元專用集成電路： 收集數據； 經由所述通信接口模塊專用集成電路，準備所述響應數據，所述響應數據將要經由所 述底板根據所述高速數據總線通信協議被通信到所述遠程終端單元專用集成電路；并且 經由所述底板向所述遠程終端單元專用集成電路發送所述響應數據。12. 如權利要求8所述的流量計算機，其中，所述遠程終端單元專用集成電路進一步生 成在監管控制和數據獲取系統中將要被委任或解除委任的設備的實況列表。
【文檔編號】G05B19-418GK204287908SQ201320277172
【發明者】J·D·帕倫特, R·J·范德拉 [申請人]布里斯托爾D/B/A遠程自動化解決方案公司