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MOTOROLA MVME162-023A

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　　據(jù)統(tǒng)計(jì)資料：油田企業(yè)每年10%以上能源損耗源于沒有能源監(jiān)測及維護(hù)計(jì)劃，每年12%的能源損耗源于沒有能源管理及控制系統(tǒng)。歐美發(fā)達(dá)國家先進(jìn)企業(yè)除了生產(chǎn)過程中廣泛采用計(jì)算機(jī)監(jiān)測、控制系統(tǒng)(DCS，SCADA)外，能源數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)占有重要的位置。通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和分布式控制技術(shù)，建立完善的能耗監(jiān)測、管理體系，實(shí)現(xiàn)能源消耗動(dòng)態(tài)過程的信息化、可視化、可控化，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程中能源消耗的結(jié)構(gòu)、過程及要素進(jìn)行管理、控制和優(yōu)化，提高能源使用效率。

　　油田生產(chǎn)單位的主要能耗集中在機(jī)采、注水、集輸三大用能系統(tǒng)，包括油、氣、水、電四大類耗能。本能耗分析管理系統(tǒng)主要圍繞電量計(jì)量和重點(diǎn)能耗設(shè)備(注水泵、輸油泵、熱洗泵、摻水泵)這兩部分展開。其中電量計(jì)量主要包括對(duì)各單位主變電量、注水電量、注氣電量、機(jī)采電量以及各變電所計(jì)量設(shè)備電量、線路電量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測

　　3能耗管理分析系統(tǒng)在在勝利油田改造項(xiàng)目中的應(yīng)用

　　3.1項(xiàng)目概況：

　　勝利油田物探院配電室于1992年建成投產(chǎn)，已安全運(yùn)行16年，配電系統(tǒng)分為高、低壓兩大部分，高壓部分有聊城甲線和淄博甲線兩條10KV進(jìn)線，有6臺(tái) 1250KVA有載調(diào)壓變壓器。物探院屬于重要電力負(fù)荷用戶，主要包括網(wǎng)絡(luò)二樓處理機(jī)房機(jī)群及其配套用電設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)三樓解釋機(jī)房、局域網(wǎng)服務(wù)器及其配套用電設(shè)備、局信息中心ERP機(jī)房計(jì)算機(jī)及其配套用電設(shè)備;

通過如下兩張圖，就可以看到ARM公司的基于IoT物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)布局已經(jīng)亦趨完善了。

MBED技術(shù)在底層，通過標(biāo)準(zhǔn)接口采集各種傳感器數(shù)據(jù)（由于基于CMSIS框架架構(gòu)，所以各種廠家的芯片，其用戶開發(fā)代碼都是相同的）。

NanoServerClient和NanoStack技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了CoAP通信支持。

NanoServer服務(wù)和NodeView進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)服務(wù)及展示。

另外這所有的代碼、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都是開源的，用戶可以自行下載了解。

目前，我國石油化工行業(yè)中抽油機(jī)的保有量在10萬臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?500MW，每年耗電逾100億千瓦時(shí)。抽油機(jī)的運(yùn)行效率特別低，在我國平均效率為25.96%，而國外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億千瓦時(shí);注水泵也是油田生產(chǎn)的重要設(shè)備，節(jié)能潛力十分巨大，它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作效率同樣關(guān)系到整個(gè)油田的經(jīng)濟(jì)效益。

　　基于油田生產(chǎn)系統(tǒng)的用電現(xiàn)狀，必須利用能效監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行用電精細(xì)化管理，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的能效管理系統(tǒng)將是油田生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造、節(jié)能評(píng)測、優(yōu)化管理、能源審計(jì)的實(shí)施基礎(chǔ)，本文介紹了我國勝利油田改造項(xiàng)目中利用的一套安科瑞能耗管理系統(tǒng)，實(shí)施證明能耗分析管理系統(tǒng)的開發(fā)利用將長期對(duì)油田生產(chǎn)設(shè)備用電質(zhì)量、能源消耗、設(shè)備安全運(yùn)行等核心用電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，動(dòng)態(tài)分析決策，終實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理，可持續(xù)生產(chǎn)的目的

作為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)來說，你通過AD、串口、SPI、I2C、USB、CAN甚至是以太網(wǎng)接口，用MBED技術(shù)很容易把各種傳感器數(shù)據(jù)采集到Cortex-M0/M3設(shè)備，采集完畢后，另外一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，就是數(shù)據(jù)上傳。而這一步，就是ARM收購的公司Sensinode的技術(shù)優(yōu)勢所在了。

2、 傳感器數(shù)據(jù)上傳 – 基于CoAP通信協(xié)議（NanoStack/NanoRouter）

一直以來，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域令人頭疼的事就是，接口協(xié)議繁多，每家都有各自的協(xié)議，在這種格局下，收集傳感器數(shù)據(jù)，是件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事。

而CoAP是一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議接口，優(yōu)勢不僅僅在于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，而在于對(duì)HTTP協(xié)議進(jìn)行了簡化，其壓縮的數(shù)據(jù)頭僅4個(gè)字節(jié)。這樣在傳輸過程中，交互的數(shù)據(jù)量將大大減小，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)荷。

另外通過協(xié)議代理，可以很輕松的把CoAP轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的HTTP協(xié)議。

以上不僅僅是ARM一家的標(biāo)準(zhǔn)，由于底層通信基于各種物理鏈路，所以ARM公司遵照或參與了很多底層標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的制訂。IETF、Sensinode、6LoWPAN，Zigbee IP CoAP，TLS，OMA Lightweight etc等等。

有了MBED作為基礎(chǔ)，在Cortex-M0/M3上集成CoAD協(xié)議是分分鐘鐘的事，數(shù)據(jù)采集和上傳在這一步可以說是有效地集成在一起。

3、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)和展示 – NanoServer服務(wù)支持

通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)收集在NanoServer中，然后借助NodeView Web程序，去瀏覽去展示相關(guān)數(shù)據(jù)。

1、 傳感器數(shù)據(jù)采集 – 基于CMSIS的 ARM MBED技術(shù)的硬件簡易開發(fā)

如果你是一個(gè)一點(diǎn)開發(fā)技術(shù)的人，比如會(huì)一點(diǎn)C或一點(diǎn)Java，對(duì)硬件也是粗略了解一些，那么MBED技術(shù)將很快讓你進(jìn)行硬件開發(fā)（網(wǎng)上號(hào)稱60秒讓你完成嵌入式編程開發(fā)）。

如果你在做硬件原型設(shè)計(jì)，有不同的芯片去讓你選擇，或者是對(duì)外圍的一些器件進(jìn)行測試研究，那么采用MBED技術(shù)將讓你這份工作變的輕松簡單。


ARM MBED是一個(gè)什么樣的技術(shù)呢？簡單的說，它有兩點(diǎn)特色，這兩點(diǎn)特色分別對(duì)芯片提供商（或者說開發(fā)板提供商）、軟件開發(fā)者提供了便利。

就是CMSIS，CMSIS就是ARM指定的一套接口框架，通過它，可以屏蔽各家芯片操作的差異。所以針對(duì)芯片廠家來說，僅需要實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定的接口就可以了。

第二，對(duì)嵌入式開發(fā)來說，開發(fā)環(huán)境的搭建是一個(gè)耗時(shí)耗力的過程，能成功編寫和調(diào)試個(gè)程序，猶如出生一樣，不經(jīng)過一番掙扎和摸索是很難順利完成的。而MBED技術(shù)是一套基于云計(jì)算的網(wǎng)頁編譯工具，可以在Windows、Linux、Mac等各種可以網(wǎng)頁瀏覽的設(shè)備上進(jìn)行編程。所以不需要安裝調(diào)試工具，只要選好指定的開發(fā)板，就立即可以進(jìn)行編程，編譯后直接生成一個(gè)bin文件，直接燒寫到設(shè)備即可運(yùn)行。

另外的一個(gè)優(yōu)勢，由于用戶是基于CMSIS的框架接口開發(fā)，所以理論上將，你可以很順利地開發(fā)各種廠家的芯片（前提是相關(guān)芯片廠商已經(jīng)提供了CMSIS的支持），不再向以前一樣更換不同廠家的芯片是件難以抉擇的事。

回歸正題，談一談ARM公司在物聯(lián)網(wǎng)上的戰(zhàn)略布局。

2013年8月27日，ARM公司收購了芬蘭物聯(lián)網(wǎng)軟件創(chuàng)業(yè)公司Sensinode，將繼續(xù)推廣和深化Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 和 NanoService三大產(chǎn)品。真對(duì)此消息，有的網(wǎng)站評(píng)論道“看來手機(jī)和平板市場的統(tǒng)治地位還不能滿足 ARM 的胃口，吞下整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)才是它的目標(biāo)”。

2020年，根據(jù)IMS Research的預(yù)測，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將有300億個(gè)。ARM的Cortex-M（M0/M3/M4）芯片+ARM的 mbed項(xiàng)目和Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 、NanoService三大產(chǎn)品結(jié)合起來，將會(huì)從硬件到軟件完整的覆蓋整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域（手機(jī)和平板一般采用Cortex-A系列的芯片，作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的主力，將成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域必不可少的輸入端。另外ARM芯片進(jìn)軍服務(wù)器野心，也不可小覷，那是物聯(lián)網(wǎng)另外一大領(lǐng)域—大數(shù)據(jù)—重點(diǎn)所在）。

下面就詳細(xì)介紹一下ARM技術(shù)開發(fā)大會(huì)上《Creating Secure，Efficient，and Open Standard Iot Systems》的講座，從題目上來說，是講“創(chuàng)建安全、高效和開放的標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，至于如何構(gòu)建，就是采用以上我們所講述的技術(shù)。

我的介紹和ARM技術(shù)開發(fā)大會(huì)上的張先生的講述有些不同（講解的順序不同、著重點(diǎn)不同），我是按照自己的理解，進(jìn)行說明的。隨后ARM公司推出了Cortex系列的芯片，就如我以前文章所提及，其志不小：“對(duì)早已經(jīng)被綁入其戰(zhàn)車的各大芯片廠商，又勒緊了一下枷鎖，對(duì)ARM新的內(nèi)核的架構(gòu)做了進(jìn)一步限定，如對(duì)SysTick、NVIC和FMSC芯片設(shè)計(jì)的限定。特別是CMSIS接口的標(biāo)準(zhǔn)推出，簡直是卡住了各大芯片廠商的脖子，他們不加入這種計(jì)劃，難免被邊緣化，加入了，難免淪為ARM公司的一個(gè)生產(chǎn)車間。”
不知道是ARM公司成全了安卓系統(tǒng)（Android），還是安卓系統(tǒng)成全了ARM。在嵌入式領(lǐng)域和PC領(lǐng)域大的不同就是，嵌入式芯片和X86芯片不同，X86主要有英特爾（Intel）公司把持，所以微軟+英特爾軟硬結(jié)合，很容易一統(tǒng)天下。而嵌入式芯片（32/64位芯片主要就是ARM芯片了）領(lǐng)域?qū)儆谌盒鄹顡?jù)的時(shí)代（不過現(xiàn)在高通公司有后Intel的氣概），各個(gè)廠商基本是各自為政，每家芯片的寄存器操作相差比較大，所以對(duì)運(yùn)行其上的操作系統(tǒng)開發(fā)者來說，難度很大（所以目前針對(duì)操作系統(tǒng)底層的BSP，基本都是芯片廠商自行開發(fā)提供）。ARM公司推出Cortex的芯片，及CMSIS等接口標(biāo)準(zhǔn)的努力，就是簡化或者說降低這種開發(fā)難度，為統(tǒng)一芯片硬件平臺(tái)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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