基于北斗通信的高精密阀门远程控制器

（一）项目背景

在实际应用中，一些油气管线的阀门与增压设备安装在偏远地区，没有 4G/5G 基站信号覆盖，无法对设备实现远程控制，是当前面临的一个主要问题。项目采用北斗短报文通信技术，其直接依靠卫星通信来实现关键设备远程控制，可以大大弥补这一短板，解决实际需求。

（二）项目简介

油气管线的阀门通常分为开关阀与调节阀，其中开关阀只能进行阀门的开闭操作，调节阀又叫做气动执行器，它可以控制阀门的开度大小。此外工业现场环境以及阀门的状态信息还需要对各种传感设备进行实时监控。用户针对阀门或传感器的控制或查询指令需要通过北斗短报文或 4G/5G 的无线通信方式传递到控制系统。

项目研制的控制系统由一个微型控制单元（MCU）结合 RS232、RS485 通信端口，北斗收发机与 4G/5G 通信模块、电磁继电器，电流转换电路，液晶屏，按键等硬件外设组成，相互协调共同实现了对工业现场阀门及传感器进行远程控制、查询与实时监控的功能。

（三）关键技术

基于北斗短报文通信的指令收发与控制技术

一个控制系统可以同时控制两路开关阀，一路调节阀和八个传感器，每个阀门与传感器在一个控制系统下都有唯一的 ID 号，而一个用户又能够同时对工业现场的多个控制系统进行控制与查询操作，针对北斗短报文自定义字段部分进行统一设计，形成三种功能的报文格式，包括指令发送报文，返回信息报文和定位信息报文。结合报文中的“设备卡号”、“阀门号”与“传感器号”字段即可实现了现场控制系统同多个阀门与传感器设备的协议组网；结合基于北斗短报文的阀门远程控制系统的多路电磁继电器与电流控制设备，既能够对现场多路开关阀与调节阀进行精确控制，还能够对现场阀门或传感器的状态信息进行实时检测或预警，对设备所在地经纬度信息进行查询，实现了用户对多设备的双向通信。

整个控制系统的指令接收，识别，处理，控制信号的生成，信息回传等功能均是通过微型控制单元（MCU）的软件部分实现的。阀门的反馈信号会通过控制系统的 IO 口进行检测，形成闭环控制，以防止指令的失效或是二次执行，增加了控制系统的可靠性。