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油气生产物联网自动化采集控制设备规范无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议V0.1油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.11目录1通讯方式概述....................................................................31.1单井通讯模式..............................................................................................................41.2多井集联通讯模式......................................................................................................52仪表与井口控制器(RTU)/井口控制单元通信过程描述.62.1常规数据采集..............................................................................................................72.2读仪表参数..................................................................................................................82.3示功图采集（一体化负荷位移示功仪）..................................................................92.4示功图采集（无线位移、无线载荷）....................................................................102.5电量图采集................................................................................................................112.6专项数据采集............................................................................................................123通用规定.........................................................................133.1控制器(RTU)通讯模式规定......................................................................................133.2仪表通讯方式规定....................................................................................................133.3仪表通讯应用层协议规定........................................................................................134A11-GRM无线协议........................................................144.1.物理层........................................................................................................................154.1.1无线模块物理接口.........................................................................................154.1.2无线模块初始化（厂家协助）.....................................................................174.2数据链路层（厂家协助）........................................................................................194.2.1API帧结构......................................................................................................194.2.2发送数据帧格式.............................................................................................204.2.3接收数据帧格式.............................................................................................234.3应用层通讯协议........................................................................................................244.3.1协议内容.........................................................................................................244.3.2仪表与控制器(RTU)数据通信协议（A11-RMv3.01）...............................264.3.3仪表配置协议（A11-MCFGV3.01）...........................................................364.3.4仪表标定协议（A11-MDCTV3.01）...........................................................39油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.124.3.5控制器(RTU)与主控制器(RTU)协议（A11-GRV3.01）............................414.3.6网络ID及通信通道的生成协议（A11-IDV3.01）....................................42油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.131通讯方式概述结合油气田生产物联网的需求，充分考虑到技术的可靠性、安全性、先进性、和扩展性，通讯分为单井通讯模式和多井集联通讯模式。单井通讯模式数据流为：无线仪表→井口控制器(RTU)→中心控制室；多井集联通讯模式数据流为：无线仪表→井口控制单元→多井集联控制器(RTU)→中心控制室。经过无线通讯协议方案对比，确定无线仪表与井口控制器(RTU)、井口控制单元、多井集联控制器(RTU)之间物理层、链路层、网络层通讯采用ZIGBEE通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议（中石油油气生产物联网无线仪表通讯协议）；多井集联通讯模式中，多井集联控制器(RTU)可以与距离300米内（可视）的井口控制单元进行通讯，共用1套通讯设备上传数据。油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.141.1单井通讯模式单井通讯模式通讯结构如图。图1单井通讯模式（RTU---控制器）通讯模式说明：Fn无线仪表：为通讯网络中端点设备，可为无线载荷位移一体化示功仪、无线压力、无线温度、无线电量、无线扭矩、无线含水仪等无线仪表。无线仪表平时处于休眠状态，定时唤醒采集数据后发送到井口控制器(RTU)。井口控制器(RTU)：为井口数据采集、处理、控制设备，它将处理结果通过通讯设备上传，并接收中心控制室指令控制现场抽油机启停。无线仪表与井口控制器(RTU)之间采用ZIGBEE协议进行通讯，通讯格式符合《A11-GRM中石油油气生产物联网无线仪表通讯协议》规定。油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.151.2多井集联通讯模式多井集联通讯模式通讯结构如图。图2多井集联通讯模式通讯模式说明：Fn无线仪表：为通讯网络中端点设备，可为无线载荷位移一体化示功仪、无线压力、无线温度、无线电量、无线扭矩、无线含水仪等无线仪表。无线仪表平时处于休眠状态，定时唤醒采集数据后发送到井口控制单元。井口控制单元：为井口数据采集、处理、控制设备，它将处理结果通过ZIGBEE通讯设备上传到多井集联控制器(RTU)中，再由集联控制器(RTU)将数据上传到中心控制室。集联控制器(RTU)接收中心控制室指令，再通过ZIGBEE通讯下达到井口控制单元，进而控制现场抽油机启停。井口控制单元1、井口控制单元n与多井集联控制器(RTU)在300米可视范油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.16围内，可以直接进行通讯，而井口控制单元2与集联控制器(RTU)之间有阻挡不能直接通讯，由于ZIGBEE协议具备路由功能，井口控制单元2数据通过控制单元1设备路由，将数据上传到集联控制器(RTU)中。无线仪表与井口控制单元、集联控制器（RTU）之间采用ZIGBEE通讯协议进行通讯，通讯格式符合《A11-GRM中石油油气生产物联网无线仪表通讯协议》规定。2仪表与井口控制器(RTU)/井口控制单元通信过程描述仪表与井口控制器(RTU)、井口控制单元之间的通信有五种类型：常规数据采集、仪表参数读取、功图数据采集、电量图数据采集、专项数据采集。基本通信过程如下：a)仪表周期性休眠和唤醒，唤醒后仪表主动发送常规数据到井口控制器(RTU)/井口控制单元。仪表休眠周期可酌情根据其采集上报数据所需在1秒~30分钟范围内设定。推荐功能：井口控制器（RTU）/井口控制单元在同无线模块建立通信后可以主动唤醒仪表，进行双向通信，上发数据或执行命令，唤醒时间在由通信模块本身的休眠周期和仪表程序决定，推荐值为10秒内。b)井口控制器(RTU)/井口控制单元产生命令应答（应答中携带控制命令信息）控制仪表的运行。c)仪表执行井口控制器(RTU)/井口控制单元的命令，并产生回应数据，然后进入休眠状态。d)井口控制器(RTU)/井口控制单元接收仪表的回应数据，不作应答，一次通信过程结束。油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.172.1常规数据采集井口控制器(RTU)/井口控制单元接收到常规数据后，发送常规应答，结束本次通信，使仪表进入休眠状态。常规应答数据中包括仪表修眠时间，仪表将按此时间间隔进行休眠。在常规数据通信时，若井口控制器(RTU)/井口控制单元无应答，仪表不做重发处理，直接进入休眠状态。常规数据为压力、温度、负荷、位移、扭矩、转速、含水率、瞬时流量等基本工艺数据。井口控制器（RTU）/井口控制单元仪表常规数据唤醒休眠常规应答油气生产物联网自动化采集控制设备规范-无线仪表-A11-GRM仪表通讯协议v0.182.2读仪表参数井口控制器(RTU)/井口控制单元接收到常规数据后，发送读仪表参数命令，仪表回送仪表参数，进入休眠状态。井口控制器(RTU)/井口控制单元对仪表参