[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以到达各个接收 部，例如，顶部控制点或者特定的海底电子模块。通常，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 为提供用于电子连接或者光连接的与电力线分开的通信线的第一组，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。这些多个路由卡耗费空间和耗能。此外，在现有技术中，通过经 由海水电缆将海底从控单元进行连接而构成的网络要求固定的通信比 特率。另外，现有技术网络的可靠性有限，这是因为如果两个海底从控 单元之间的通信线发生故障，则它们之间不能再进行通信。

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，并且其允许执行以改进的可靠性连接两 个从海底电子模块的方法。

该问题分别通过包括权利要求1给出的特征的路由设施以及通过包 括权利要求1 4给出的特征的海底电子单元而得到解决。

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包括在单个电路板上的 微控制器、现场可编程门阵列和至少两个路由器资源，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，其中每个本地收发器与对应的远程收发器连接，并且与能 将数据包在该路由器资源之间路由的该现场可编程门阵列连接。如果这 样的路由设施用在海底电子模块中，与多个现有技术的路由器卡相比， 功耗以及所需空间极大减少。

尤其是，该收发器可以是用于实现PROFIBUS DP微分串行总线的 半双工收发器。可选地，微分串行总线可以是CAN总线。

路由设施实施例的原型已经建立，包括优选的总共正好四个该路由 器资源。通过该实施例，仅仅需要一个路由器卡而不是四个常规卡。因 此，海底电子模块可以构造得非常紧凑。

海底网络的高容错可以通过每个该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。由海水电缆中电压峰 值或者短路引起的故障和缺陷可以通过该实施例避免。

容错甚至可以通过该远程收发器是浮动的(floating)而该本地收发 器与本地电气接地相联系的实施例而得以增加。这样可以避免由于电势 差引起的错误。

在另一个实施例中，每个该远程收发器包括有源总线端接装置和偏 置(bias)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)，其余总线/网络可以保持工作。

优选地，每个该远程收发器由各个直流/直流转换器供电。这样，操 作连接的从装置(Slave)所需的电压可以针对每个海水连接而分别保持。 这增加了容错。

在先进的实施例中，每个该直流/直流转换器可被分别断开 (disengageable)。这允许通过切断用于不链接到任何总线元件的路由 器资源(即它们没有在使用)的转换器来减少功耗。

有利地是，该本地收发器并联接线。以此形式，路由器资源只是作 为总线数据的集线器而工作。