MOTOROLA MVME162-023A

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　　據統(tǒng)計資料：油田企業(yè)每年10%以上能源損耗源于沒有能源監(jiān)測及維護計劃，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)達國家先進企業(yè)除了生產過程中廣泛采用計算機監(jiān)測、控制系統(tǒng)(DCS，SCADA)外，能源數據的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)占有重要的位置。通過現(xiàn)代計算機技術、網絡通信技術和分布式控制技術，建立完善的能耗監(jiān)測、管理體系，實現(xiàn)能源消耗動態(tài)過程的信息化、可視化、可控化，對企業(yè)生產過程中能源消耗的結構、過程及要素進行管理、控制和優(yōu)化，提高能源使用效率。

　　油田生產單位的主要能耗集中在機采、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)主要圍繞電量計量和重點能耗設備(注水泵、輸油泵、熱洗泵、摻水泵)這兩部分展開。其中電量計量主要包括對各單位主變電量、注水電量、注氣電量、機采電量以及各變電所計量設備電量、線路電量數據進行動態(tài)監(jiān)測

　　3能耗管理分析系統(tǒng)在在勝利油田改造項目中的應用

　　3.1項目概況：

　　勝利油田物探院配電室于1992年建成投產，已安全運行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進線，有6臺 1250KVA有載調壓變壓器。物探院屬于重要電力負荷用戶，主要包括網絡二樓處理機房機群及其配套用電設備;網絡三樓解釋機房、局域網服務器及其配套用電設備、局信息中心ERP機房計算機及其配套用電設備;

通過如下兩張圖，就可以看到ARM公司的基于IoT物聯(lián)網領域的技術布局已經亦趨完善了。

MBED技術在底層，通過標準接口采集各種傳感器數據（由于基于CMSIS框架架構，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，實現(xiàn)了CoAP通信支持。

NanoServer服務和NodeView進行數據收集和數據服務及展示。

另外這所有的代碼、協(xié)議標準都是開源的，用戶可以自行下載了解。

目前，我國石油化工行業(yè)中抽油機的保有量在10萬臺以上，電動機裝機總容量在3500MW，每年耗電逾100億千瓦時。抽油機的運行效率特別低，在我國平均效率為25.96%，而國外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛力可達幾十億千瓦時;注水泵也是油田生產的重要設備，節(jié)能潛力十分巨大，它的正常運轉和工作效率同樣關系到整個油田的經濟效益。

　　基于油田生產系統(tǒng)的用電現(xiàn)狀，必須利用能效監(jiān)測系統(tǒng)進行用電精細化管理，實時動態(tài)的能效管理系統(tǒng)將是油田生產企業(yè)進行節(jié)能改造、節(jié)能評測、優(yōu)化管理、能源審計的實施基礎，本文介紹了我國勝利油田改造項目中利用的一套安科瑞能耗管理系統(tǒng)，實施證明能耗分析管理系統(tǒng)的開發(fā)利用將長期對油田生產設備用電質量、能源消耗、設備安全運行等核心用電數據實時監(jiān)測，動態(tài)分析決策，終實現(xiàn)節(jié)能管理，可持續(xù)生產的目的

作為物聯(lián)網開發(fā)來說，你通過AD、串口、SPI、I2C、USB、CAN甚至是以太網接口，用MBED技術很容易把各種傳感器數據采集到Cortex-M0/M3設備，采集完畢后，另外一個重要的環(huán)節(jié)，就是數據上傳。而這一步，就是ARM收購的公司Sensinode的技術優(yōu)勢所在了。

2、 傳感器數據上傳 – 基于CoAP通信協(xié)議（NanoStack/NanoRouter）

一直以來，物聯(lián)網領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，收集傳感器數據，是件費時費力的事。

而CoAP是一個統(tǒng)一的協(xié)議接口，優(yōu)勢不僅僅在于標準統(tǒng)一，而在于對HTTP協(xié)議進行了簡化，其壓縮的數據頭僅4個字節(jié)。這樣在傳輸過程中，交互的數據量將大大減小，有效地降低了網絡通信的負荷。

另外通過協(xié)議代理，可以很輕松的把CoAP轉換為標準的HTTP協(xié)議。

以上不僅僅是ARM一家的標準，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準通信協(xié)議的制訂。IETF、Sensinode、6LoWPAN，Zigbee IP CoAP，TLS，OMA Lightweight etc等等。

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

3、 數據存儲、服務和展示 – NanoServer服務支持

通過統(tǒng)一的數據接口，數據收集在NanoServer中，然后借助NodeView Web程序，去瀏覽去展示相關數據。

1、 傳感器數據采集 – 基于CMSIS的 ARM MBED技術的硬件簡易開發(fā)

如果你是一個一點開發(fā)技術的人，比如會一點C或一點Java，對硬件也是粗略了解一些，那么MBED技術將很快讓你進行硬件開發(fā)（網上號稱60秒讓你完成嵌入式編程開發(fā)）。

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


ARM MBED是一個什么樣的技術呢？簡單的說，它有兩點特色，這兩點特色分別對芯片提供商（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。所以針對芯片廠家來說，僅需要實現(xiàn)這些規(guī)定的接口就可以了。

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

另外的一個優(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（前提是相關芯片廠商已經提供了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三大產品。真對此消息，有的網站評論道“看來手機和平板市場的統(tǒng)治地位還不能滿足 ARM 的胃口，吞下整個物聯(lián)網才是它的目標”。

2020年，根據IMS Research的預測，聯(lián)網的設備將有300億個。ARM的Cortex-M（M0/M3/M4）芯片+ARM的 mbed項目和Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 、NanoService三大產品結合起來，將會從硬件到軟件完整的覆蓋整個物聯(lián)網領域（手機和平板一般采用Cortex-A系列的芯片，作為移動互聯(lián)網的主力，將成為物聯(lián)網領域必不可少的輸入端。另外ARM芯片進軍服務器野心，也不可小覷，那是物聯(lián)網另外一大領域—大數據—重點所在）。

下面就詳細介紹一下ARM技術開發(fā)大會上《Creating Secure，Efficient，and Open Standard Iot Systems》的講座，從題目上來說，是講“創(chuàng)建安全、高效和開放的標準物聯(lián)網系統(tǒng)”，至于如何構建，就是采用以上我們所講述的技術。

我的介紹和ARM技術開發(fā)大會上的張先生的講述有些不同（講解的順序不同、著重點不同），我是按照自己的理解，進行說明的。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：“對早已經被綁入其戰(zhàn)車的各大芯片廠商，又勒緊了一下枷鎖，對ARM新的內核的架構做了進一步限定，如對SysTick、NVIC和FMSC芯片設計的限定。特別是CMSIS接口的標準推出，簡直是卡住了各大芯片廠商的脖子，他們不加入這種計劃，難免被邊緣化，加入了，難免淪為ARM公司的一個生產車間?！?br /> 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。在嵌入式領域和PC領域大的不同就是，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）領域屬于群雄割據的時代（不過現(xiàn)在高通公司有后Intel的氣概），各個廠商基本是各自為政，每家芯片的寄存器操作相差比較大，所以對運行其上的操作系統(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等接口標準的努力，就是簡化或者說降低這種開發(fā)難度，為統(tǒng)一芯片硬件平臺打下堅實的基礎。

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