输油管道信息系统优化与控制管理

输油管道信息系统优化与控制管理

刘 洁 赵国芳

河北工业职业技术学院

从输油管道通信协议控制系统的特征角度看，输油管道通信协议控制系统以后的发展必须满足以下几个特性：经济型，小型化，可靠性，高速度，智能性，网络性。随着计算机技术、微电子技术的发展，以微处理器为核心的集成多种功能的SOC系统芯片已成为输油管道通信协议控制系统的核心。通过对网口适配输油管道通信协议控制的需求分析可知，输油管道通信协议控制分为IP协议栈和网口驱动两个子模块。通过对协议栈的算法优化，能提高输油管道数据通信的流量，按照统一协议的要求进行数据通信，提高整体数据信息的控制能力。

输油管道；通信协议；控制系统；控制模型；优化

1 系统特征

从输油管道通信协议控制系统的特征角度看，系统的发展必须满足以下几个特性：经济型，输油管道通信协议控制系统价格低才会有更多的用户去购买；小型化，使得人们携带更加方便；可靠性，要求输油管道通信协议控制系统能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下都能正常的运行；高速度，能够迅速地完成数据计算或者数据传输；智能性，使人们使用起来更加方便；网络性，输油管道通信协议控制Internet将世界各个不同地方、不同种类及不同应用的设备互联起来，实现信息实时共享。

从输油管道通信协议控制系统的技术角度看，该系统的发展必须满足以下几个技术要求：控制方法要广泛应用于输油管道通信协议控制系统开发中，比如组件设计技术，要避免二次开发，而且能提高输油管道通信协议控制质量，缩短产品面市时间，降低成本，减少费用；输油管道通信协议控制系统开发的工作重点要从硬件设计逐步转移到控制设计；输油管道通信协议控制系统开发过程中要与软硬件协同设计。

2 系统设计

随着计算机技术、微电子技术、应用技术的不断发展以及纳米芯片加工工艺技术的发展，以微处理器为核心的集成多种功能的SOC系统芯片已成为输油管道通信协议控制系统的核心。SOC是将独立的芯片集成到一个电路系统中，这样做的目的是：①利用改变内部工作电压，降低芯片功耗；②减少芯片对外管脚数，简化制造过程；③减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，可加快微处理器数据处理的速度；④内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成的系统失真。

2.1VoIP协议设计

VoIP（Voice over Internet Protocol）指的是将模拟声音讯号数据化，以数据封包的形式在网络上进行实时传输。VoIP最大的优势是能广泛采用Internet提供的高互联性、可扩展性和灵活的业务组合。具体来说，VoIP通过5步来互传语音信号：①将发送端的模拟语音信号数字化后进行编码操作，根据需要可以采用压缩编码或无损编码；②将编码后的语音信号添加目的端地址及一些控制信息，形成IP数据包，这一步主要由协议栈完成；③传输IP封包；④当源端的IP封包到达目的端后，就由目的端的协议栈进行拆包；⑤将净荷数据转换成喇叭、耳机设备能够播放的模拟信号。

2.2 输油管道通信协议控制系统算法优化

在对网络接口适配输油管道通信协议控制分析之前，有必要对控制系统总体方案进行必要的分析。该VoIP协议控制系统用于国内某大型通信设备制造商媒体网关设备上，作为其中转码板上的一个输油管道通信协议控制子系统。该设备作为一款成熟的3G网络媒体网关设备，其主要作用是实现UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）语音电话、传真业务、电路域数据业务等。

Net work与UMTS之间、3G与2G之间可以语音互通。

3 控制模型优化

3.1 功能优化

网络接口适配输油管道通信协议控制需要建立输油管道通信协议控制系统中网卡驱动和协议栈这一模块。该模块是输油管道通信协议控制架构中基本控制层之一，主要作用是完成网络数据的接收、拆包、封包、发送，其中网络数据的接收和发送由网口驱动完成，数据的拆包和封包由协议栈完成。

3.2 总体流程

数据发送流程是先从指定DDR地址中取出数据，协议栈不必关心DDR中存放的数据是什么，由Udp_model操作对数据封包成UDP段，然后再由Ip_model对数据封包成IP数据包，最后传给Nic_drivers，将IP数据报封成以太网帧并传入到网络中，其中Nic_drivers是由网口驱动实现的。而数据接收的流程是先检查网络传入的数据是否有效，如果无效再获取下一帧数据；如果数据有效，则经过Nic_drivers接收以太网帧并拆除以太网帧的帧头，将IP数据包传给Ip_model。Ip_model把IP数据包拆封成 UDP段传给 Udp_model，最后Udp_model将UDP段拆封并将其放入指定的DDR地址中。

通过上面对网络适配输油管道通信协议控制的需求分析以及输油管道通信协议控制的总体流程可以看出，输油管道通信协议控制需要设计出一个精简且高效的协议栈，另外还需要实现一个底层网口驱动程序。对于网口核芯的选择，从价格、性能等方面考虑使用DAVICOM公司的DM9000核芯。

3.3TCP/IP协议栈

传统的TCP/IP协议栈的实现过于复杂，而且占用了大量的系统资源。因此，需要把传统的TCP/IP协议栈在不违背协议标准的前提下加以改进，使得系统的实时性得到提高，占用尽可能少的资源来满足输油管道通信协议控制应用的需求。

4 总结

该输油管道通信协议控制分为IP协议栈和网口驱动两个子模块，IP协议栈的主要功能是对数据包的封包和拆包；网口驱动的主要功能是完成对以太网帧的接收，然后拆除以太网帧的帧头，将IP数据包提交给IP协议栈处理。通过对协议栈的算法进行优化，能提高输油管道数据通信的流量，按照统一协议的要求进行数据通信，提高整体数据信息的控制能力。

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.022