[发明专利]用于海底电子模块的路由设施

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于海底电子模块(SEM)的路由设施。

背景技术

海底电子模块优选地用在例如井口(wellhead)控制单元(WCU) 的海底控制单元(SCU)中，以勘探和开采位于海底的气田和油田。利 用与井口或者其它海底控制单元的电子通信来勘探或者开采的气田和 油田有时称为“电子田”(e田)。

通常，若干海底控制单元和若干传感器位于各个气田或者油田附 近，并且连接到顶部控制点(topside control site)。为此，使用海底通 信。例如，过程数据在顶部控制点和海底控制单元之间传输。为了不需 要用于每个海底控制单元的单独的通信线和电力线，海底控制单元在网 络拓扑中布置在海底。一个网络元件(member)配备有用于与顶部控制 点进行海底通信的调制解调器。过程数据在网络内路由到达各个接收 部，例如，顶部控制点或者特定的海底电子模块。通常，将微分串行总 线(differential serial bus)用于该网络。

在现有技术中，描述了用于海底通信的不同技术。一方面，存在有 线电连接或者光连接，另一方面，存在无线连接。有线连接可以再划分 为提供与电力线分开的用于电子连接或者光连接的通信线的第一组，和 利用电力线进行电子通信的第二组。在后一种情况中，优点是不需要单 独的通信线。

已知的海底控制单元需要用于采集和/或输出数字和模拟过程数据 的至少两个输入/输出(I/O)接口卡。另外，已知的海底控制单元需要 待直接连接到它们的用于每个网络/总线元件的一个路由卡。因此，如果 若干海底从控单元要连接到包括调制解调器的一个海底主控单元，则必 须在海底主控单元中安装相同数量的路由卡。如果要采集过程数据或者 如果要控制过程，则所需卡的数量增加。这些多个卡耗费空间且耗能。

发明内容

本发明的目的是规定用于海底电子模块的路由设施，通过其可以节 省海底电子模块的空间和功率。

该问题通过包括权利要求1给出的特征的路由设施而得到解决。

本发明的有利的实施例在从属权利要求中给出。

根据本发明，用于海底电子模块的路由设施在单个电路板上包括用 于将数据包在微分串行总线的段之间路由的装置以及用于数字和/或模 拟过程值的至少一个输入/输出接口，其中该过程值通过该微分串行总线 可访问。如果这样的路由设施用在海底电子模块中，与和多个现有技术 的输入/输出接口卡结合的现有技术路由器卡相比，功耗以及所需空间极 大减少，原因在于可以省去额外的输入/输出卡。在本发明的用语中，术 语“输入/输出接口”包括单向接口和双向接口，即纯输入接口、纯输出接 口和组合的输入/输出接口。

路由设施实施例的原型已经建立，包括优选的总共三个一输入/输出 接口，即数字输入接口、数字输出接口和模拟输入接口。通过该实施例， 尽管可以省去两个常规的输入/输出接口卡，但仍然提供了用于数字和模 拟的两种类型数据的通用可连接性。因此，海底电子模块可以构造得非 常紧凑。

在非常优选的实施例中，路由设施包括微控制器、现场可编程门阵 列(FPGA)和至少两个路由器资源作为用于路由的所述装置，其中每 个路由器资源包括用于微分串行总线的各个本地收发器和用于微分串 行总线的各个远程收发器，并且其中每个本地收发器与对应的远程收发 器连接，并且与能将数据包在所述路由器资源之间路由的所述现场可编 程门阵列连接。

尤其是，该收发器可以是用于实现过程现场总线DP微分串行总线 的半双工收发器。可替代地，微分串行总线可以是CAN总线。

海底网络的高容错可以通过每个所述远程收发器与对应的本地收 发器电隔离(galvanically isolate)的实施例来达到，其中所述远程收发 器是浮动的，而所述本地收发器与本地电气接地相联系，且其中每个所 述远程收发器包括有源总线端接装置和偏置装置。

由海水电缆中电压峰值、电势差或者短路引起的故障和缺陷可以通 过该实施例避免。

在另一个实施例中，每个所述远程收发器包括有源总线端接装置和 偏置装置。这也增加了容错，因为即使一条海水电缆中断(例如，如果 它被意外切断)，则其余总线/网络可以保持工作。