基于北斗通信的高精密閥門遠程控制器
(一)項目背景
在實際應用中,一些油氣管線的閥門與增壓設備安裝在偏遠地區,沒有 4G/5G 基站信號覆蓋,無法對設備實現遠程控制,是當前面臨的一個主要問題。項目采用北斗短報文通信技術,其直接依靠衛星通信來實現關鍵設備遠程控制,可以大大彌補這一短板,解決實際需求。
(二)項目簡介
油氣管線的閥門通常分為開關閥與調節閥,其中開關閥只能進行閥門的開閉操作,調節閥又叫做氣動執行器,它可以控制閥門的開度大小。此外工業現場環境以及閥門的狀態信息還需要對各種傳感設備進行實時監控。用戶針對閥門或傳感器的控制或查詢指令需要通過北斗短報文或 4G/5G 的無線通信方式傳遞到控制系統。
項目研制的控制系統由一個微型控制單元(MCU)結合 RS232、RS485 通信端口,北斗收發機與 4G/5G 通信模塊、電磁繼電器,電流轉換電路,液晶屏,按鍵等硬件外設組成,相互協調共同實現了對工業現場閥門及傳感器進行遠程控制、查詢與實時監控的功能。
(三)關鍵技術
基于北斗短報文通信的指令收發與控制技術
一個控制系統可以同時控制兩路開關閥,一路調節閥和八個傳感器,每個閥門與傳感器在一個控制系統下都有唯一的 ID 號,而一個用戶又能夠同時對工業現場的多個控制系統進行控制與查詢操作,針對北斗短報文自定義字段部分進行統一設計,形成三種功能的報文格式,包括指令發送報文,返回信息報文和定位信息報文。結合報文中的“設備卡號”、“閥門號”與“傳感器號”字段即可實現了現場控制系統同多個閥門與傳感器設備的協議組網;結合基于北斗短報文的閥門遠程控制系統的多路電磁繼電器與電流控制設備,既能夠對現場多路開關閥與調節閥進行精確控制,還能夠對現場閥門或傳感器的狀態信息進行實時檢測或預警,對設備所在地經緯度信息進行查詢,實現了用戶對多設備的雙向通信。
整個控制系統的指令接收,識別,處理,控制信號的生成,信息回傳等功能均是通過微型控制單元(MCU)的軟件部分實現的。閥門的反饋信號會通過控制系統的 IO 口進行檢測,形成閉環控制,以防止指令的失效或是二次執行,增加了控制系統的可靠性。
西安電子科技大學
2023-08-08