基于CAN总线的海洋平台数据采集系统

第２４卷第１２期计算机仿真２００７年１２月

文章编号：１００６—９３４８（２００７）１２—０２１４—０４

基于ＣＡＮ总线的海洋平台数据采集系统

聂雪媛１，黄映城２，栗振宁３，丁桦１

（ｔ．中国科学院力学研究所工程科学部，北京１０００８０；

２．中国海洋石油总公司深圳分公司，广东深圳５１８０６７；

３．中国海洋石油总公司深水钻井船项目组，北京１０００１６）

摘要：介绍了一种基于ＣＡＮ总线的数据采集系统，讨论了该系统应用在海洋平台这类特殊环境下的系统结构和现场节点的

具体设计。系统由上位监控机、ＣＡＮ网卡、智能网桥节点和智能采集节点组成，采用总线方式的网络拓扑结构，构成一种基

于ＣＡＮ总线的分布式监控采集系统。智能节点以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为微控制器，使用ＳＪＡｌ０００作为ＣＡＮ控制器，可构成上行

和下行网络通信波特率分别为５００ｋｂｐｓ和２５０ｋｂｐｓ的ＣＡＮ网络。详细分析了该系统的硬件组成，应用层协议和通讯流程。系

统已应用手某海上平台的环境载荷的监测，提高了数据传输的可靠性，为平台的安全运行和结构的优化设计提供了科学依

据。

关键词：总线；智能网桥；智能采集卡；分布式监控采集系统

中图分类号：ＴＰ２７３．５文献标识码：Ｂ

ＡＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＵｓｅｄｉｎＯｆｆｓｈｏｒｅＰｌａｔｆｏｒｍＢａｓｅｄｏｎＣＡＮＢｕｓ

ＮＩＥＸｕｅ—ｙｕａｎｌ，ＨＵＡＮＧＹｉｎｇ—ｃｈｅｎ９２，ＬＩＺｈｅｎ—ｎｉｎ９３，ＤＩＮＧＨｕａｌ（１．ＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＳｕｂｃｏｍｐａｎｙ，ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＯｆｆｓｈｏｒｅＯｉｌＣｏｒｐ．，ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１８０６７，Ｃｈｉｎａ；

３．ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＯｆｆｓｈｏｒｅＯｉｌＣｏｒｐ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１６，Ｃｈｉｎａ）

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＡｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＣＡＮｂｕｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｔｓ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｉｅｌｄｎｏｄｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｗｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆ

ｔｈｅｕｐｐｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，ＣＡＮｉｎｔｅｒｆａｃｅｃａｒｄ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｅｌａｙｎｏｄｅｓａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ

ｎｏｄｅｓ．Ｂｕｓｔｏｐｏｌｏｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄａｔａｓａｍｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｆｏｒｍｅｄ．

ＴｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｎｏｄｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒＡＴ８９Ｓ５２ａｎｄＳＪＡｌ０００ＣＡＮｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃａｎｂｕｉｌｄａｔｗｏ—ｌａｙｅｒ

ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｕｐｐｅｒｎｅｔｗｏｒｋｂａｕｄｒａｔｅｉｓ５００ｋｂｐｓａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｒｏｎｅｉｓ２５０ｋｂｐｓ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｆｌｏｗｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｗｅｌｌｅｄｏｎ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｂｅｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｉｎｏｎｅ

ｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｓａｍｐｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｌｏａｄｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｇｒｏｕｎｄｓｆｏｒ

ｓａｆｅｗｏｒｋａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｂｕｓ；Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｅｌａｙ；Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｃａｒｄ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄ

ｓａｍｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ

１引言

海洋平台是高出海平面的一种海洋工程结构，是进行海洋油气资源开发的生产基地。它在执行任务的过程中，由于长期处在海水中，不可避免的会受到风，浪，流甚至冰，地震

基金项目：中国海洋石油总公司与中国科学院技术合作资助项目（ＫＪ『ＣＸ２３一ＳＷ—Ｌ０３—０１）

收稿日期：２００６—１０—２４修回日期：２００７—０３—０８

?－－－——２１４?－－－——载荷的联合作用…。这些破坏性载荷若长期作用于平台，会降低平台的可靠运行，甚至导致结构的严重变形或损坏。因此，对平台关键部位所受各种外载荷进行实时准确的监控，是保证平台在海上恶劣环境下生产活动顺利进行的基础，是进行平台结构优化设计的依据。

尽管当前大多数监控系统仍采用ＲＳ４８５【２１进行通信，但由于它无完整的协议标准，系统实时性差，通信可靠性低，传输距离短等缺点，不适宜应用在现场恶劣环境中。ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）总线作为当前唯一具有统一

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