輸油管道信息系統優化與控制管理

輸油管道信息系統優化與控制管理

劉 潔 趙國芳

河北工業職業技術學院

從輸油管道通信協議控制系統的特征角度看，輸油管道通信協議控制系統以后的發展必須滿足以下幾個特性：經濟型，小型化，可靠性，高速度，智能性，網絡性。隨著計算機技術、微電子技術的發展，以微處理器為核心的集成多種功能的SOC系統芯片已成為輸油管道通信協議控制系統的核心。通過對網口適配輸油管道通信協議控制的需求分析可知，輸油管道通信協議控制分為IP協議棧和網口驅動兩個子模塊。通過對協議棧的算法優化，能提高輸油管道數據通信的流量，按照統一協議的要求進行數據通信，提高整體數據信息的控制能力。

輸油管道；通信協議；控制系統；控制模型；優化

1 系統特征

從輸油管道通信協議控制系統的特征角度看，系統的發展必須滿足以下幾個特性：經濟型，輸油管道通信協議控制系統價格低才會有更多的用戶去購買；小型化，使得人們攜帶更加方便；可靠性，要求輸油管道通信協議控制系統能夠在一般環境條件下或者是苛刻的環境條件下都能正常的運行；高速度，能夠迅速地完成數據計算或者數據傳輸；智能性，使人們使用起來更加方便；網絡性，輸油管道通信協議控制Internet將世界各個不同地方、不同種類及不同應用的設備互聯起來，實現信息實時共享。

從輸油管道通信協議控制系統的技術角度看，該系統的發展必須滿足以下幾個技術要求：控制方法要廣泛應用于輸油管道通信協議控制系統開發中，比如組件設計技術，要避免二次開發，而且能提高輸油管道通信協議控制質量，縮短產品面市時間，降低成本，減少費用；輸油管道通信協議控制系統開發的工作重點要從硬件設計逐步轉移到控制設計；輸油管道通信協議控制系統開發過程中要與軟硬件協同設計。

2 系統設計

隨著計算機技術、微電子技術、應用技術的不斷發展以及納米芯片加工工藝技術的發展，以微處理器為核心的集成多種功能的SOC系統芯片已成為輸油管道通信協議控制系統的核心。SOC是將獨立的芯片集成到一個電路系統中，這樣做的目的是：①利用改變內部工作電壓，降低芯片功耗；②減少芯片對外管腳數，簡化制造過程；③減少外圍驅動接口單元及電路板之間的信號傳遞，可加快微處理器數據處理的速度；④內嵌的線路可以避免外部電路板在信號傳遞時所造成的系統失真。

2.1VoIP協議設計

VoIP（Voice over Internet Protocol）指的是將模擬聲音訊號數據化，以數據封包的形式在網絡上進行實時傳輸。VoIP最大的優勢是能廣泛采用Internet提供的高互聯性、可擴展性和靈活的業務組合。具體來說，VoIP通過5步來互傳語音信號：①將發送端的模擬語音信號數字化后進行編碼操作，根據需要可以采用壓縮編碼或無損編碼；②將編碼后的語音信號添加目的端地址及一些控制信息，形成IP數據包，這一步主要由協議棧完成；③傳輸IP封包；④當源端的IP封包到達目的端后，就由目的端的協議棧進行拆包；⑤將凈荷數據轉換成喇叭、耳機設備能夠播放的模擬信號。

2.2 輸油管道通信協議控制系統算法優化

在對網絡接口適配輸油管道通信協議控制分析之前，有必要對控制系統總體方案進行必要的分析。該VoIP協議控制系統用于國內某大型通信設備制造商媒體網關設備上，作為其中轉碼板上的一個輸油管道通信協議控制子系統。該設備作為一款成熟的3G網絡媒體網關設備，其主要作用是實現UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）語音電話、傳真業務、電路域數據業務等。

Net work與UMTS之間、3G與2G之間可以語音互通。

3 控制模型優化

3.1 功能優化

網絡接口適配輸油管道通信協議控制需要建立輸油管道通信協議控制系統中網卡驅動和協議棧這一模塊。該模塊是輸油管道通信協議控制架構中基本控制層之一，主要作用是完成網絡數據的接收、拆包、封包、發送，其中網絡數據的接收和發送由網口驅動完成，數據的拆包和封包由協議棧完成。

3.2 總體流程

數據發送流程是先從指定DDR地址中取出數據，協議棧不必關心DDR中存放的數據是什么，由Udp_model操作對數據封包成UDP段，然后再由Ip_model對數據封包成IP數據包，最后傳給Nic_drivers，將IP數據報封成以太網幀并傳入到網絡中，其中Nic_drivers是由網口驅動實現的。而數據接收的流程是先檢查網絡傳入的數據是否有效，如果無效再獲取下一幀數據；如果數據有效，則經過Nic_drivers接收以太網幀并拆除以太網幀的幀頭，將IP數據包傳給Ip_model。Ip_model把IP數據包拆封成 UDP段傳給 Udp_model，最后Udp_model將UDP段拆封并將其放入指定的DDR地址中。

通過上面對網絡適配輸油管道通信協議控制的需求分析以及輸油管道通信協議控制的總體流程可以看出，輸油管道通信協議控制需要設計出一個精簡且高效的協議棧，另外還需要實現一個底層網口驅動程序。對于網口核芯的選擇，從價格、性能等方面考慮使用DAVICOM公司的DM9000核芯。

3.3TCP/IP協議棧

傳統的TCP/IP協議棧的實現過于復雜，而且占用了大量的系統資源。因此，需要把傳統的TCP/IP協議棧在不違背協議標準的前提下加以改進，使得系統的實時性得到提高，占用盡可能少的資源來滿足輸油管道通信協議控制應用的需求。

4 總結

該輸油管道通信協議控制分為IP協議棧和網口驅動兩個子模塊，IP協議棧的主要功能是對數據包的封包和拆包；網口驅動的主要功能是完成對以太網幀的接收，然后拆除以太網幀的幀頭，將IP數據包提交給IP協議棧處理。通過對協議棧的算法進行優化，能提高輸油管道數據通信的流量，按照統一協議的要求進行數據通信，提高整體數據信息的控制能力。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.022