一种具有动态负载均衡的总线型流量计算机的制作方法

本技术涉及工业自动化测控，尤其涉及一种具有动态负载均衡的总线型流量计算机。

背景技术：

1、流量计算机是工业计量系统中的核心设备，负责采集流量、压力、温度等传感器信号，并依据标准算法（如aga8、aga7等）计算出流体的精确流量、累计量等关键参数。传统流量计算机通常采用高度集成的“一体机”设计，即所有功能（如模拟量采集、脉冲计数、通讯、计算等）都固化在单一硬件平台上。

2、随着现有工控系统网络化，流量数据的安全性和设备的接入认证变得至关重要。传统设备很少集成硬件级的数据加密和身份认证机制，存在数据被窃取或设备被非法接入的风险，且为了应对复杂的计算任务（如天然气压缩因子实时解算），需要采用高性能主cpu，但这会显著增加硬件成本和整机功耗。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种具有动态负载均衡的总线型流量计算机。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种具有动态负载均衡的总线型流量计算机，包括：

3、主cpu、模块组件及可组网的连接总线；

4、所述主cpu包含mcu及运行所需最小周围器件，所述主cpu至少具备一种物理总线，用于与模块组件建立通讯连接；

5、所述模块组件包括基础功能模块和拓展功能模块，所述基础功能模块、拓展功能模块均具备与主cpu物理总线兼容的接口；

6、所述基础功能模块包括电流采集模块、电压采集模块、hart通讯采集模块、频率值采集模块、脉冲数采集模块、rtd温度采集模块、数据计算模块、数据无线发射模块中的至少三种；

7、所述拓展功能模块包括信号隔离与抗干扰模块，内置磁耦隔离芯片和浪涌抑制器tvs管，模块输入端与总线之间实现电气隔离，支持±2kvesd防护，集成rc低通滤波电路和滑动平均滤波单元；

8、宽温自适应电源模块，采用宽输入电压设计，集成温度补偿电路、动态功耗调节芯片和温度传感器；

9、边缘计算预处理模块，内置高性能mcu、fpu浮点运算单元和独立ram；

10、数据加密与身份认证模块，集成加密芯片和身份识别电路；

11、所述主cpu通过连接总线和模块组件中各模块电信连接。

12、优选的，现场信号输入后经浪涌抑制器tvs管浪涌抑制，再通过磁耦隔离芯片实现电气隔离，最后经集成rc低通滤波电路和滑动平均滤波单元将干扰信号衰减后传输至总线。

13、优选的，所述宽温自适应电源模块用于在8-36vdc输入后和动态功耗调节芯片连接。

14、优选的，所述边缘计算预处理模块用于在主cpu的原始数据输入后，输送至主cpu所连接的高性能mcu和fpu浮点运算单元。

15、优选的，所述加密芯片通过总线和主cpu连接，所述数据加密与身份认证模块用于采集加密芯片的数据并输出至主cpu。

16、优选的，所述主cpu通过高速总线信号连接有动态负载均衡调度模块，所述主cpu通过高速总线信号连接有动态负载均衡调度模块。

17、优选的，所述主cpu信号连接有冗余切换模块，所述冗余切换模块具有至少一个配合冗余切换模块进行切换作业的冗余模块。

18、与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于

19、本实用新型中，整体采用动态负载均衡调度模块实时监控各功能模块的总线占用率，当负载超过80%阈值时自动启动优先级调度机制，优先保障流量计量值、报警信号等高优先级数据的实时传输，同时将历史记录等低优先级数据智能缓存，待带宽充裕时按序传输，有效避免了数据拥塞与丢失。冗余切换模块通过双重化设计与毫秒级心跳检测，在主模块发生故障时能自动触发继电器切换至备用模块，确保系统连续稳定运行。结合宽温自适应电源模块的-40℃~85℃工作范围、信号隔离与抗干扰模块的3000v电气隔离防护、边缘计算预处理模块的复杂算法实时处理能力，以及数据加密与身份认证模块的国密sm4加密与uuid身份验证，共同构建了一个具备电信级可靠性的完整解决方案。本实用新型有效解决了传统流量计算机在复杂工业环境下存在的实时性不足、可靠性有限、安全性薄弱等行业共性难题，显著提升了系统在石油化工、天然气计量等关键工业场景中的适用性与稳定性。

1.一种具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于，包括：主cpu（100）、模块组件及可组网的连接总线；

2.根据权利要求1所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：现场信号输入后经浪涌抑制器tvs管（207）浪涌抑制，再通过磁耦隔离芯片（206）实现电气隔离，最后经集成rc低通滤波电路（201）和滑动平均滤波单元将干扰信号衰减后传输至总线。

3.根据权利要求2所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：所述宽温自适应电源模块用于在8-36vdc输入后和动态功耗调节芯片（203）连接。

4.根据权利要求3所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：所述边缘计算预处理模块用于在主cpu（100）的原始数据输入后，输送至主cpu（100）所连接的高性能mcu（209）和fpu浮点运算单元（208）。

5.根据权利要求4所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：所述加密芯片通过总线和主cpu（100）连接，所述数据加密与身份认证模块用于采集加密芯片的数据并输出至主cpu（100）。

6.根据权利要求5所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：所述主cpu（100）通过高速总线信号连接有动态负载均衡调度模块。

7.根据权利要求1所述的具有动态负载均衡的总线型流量计算机，其特征在于：所述主cpu（100）信号连接有冗余切换模块，所述冗余切换模块具有至少一个配合冗余切换模块进行切换作业的冗余模块。