喬丹

中國石油西北銷售長沙分公司 湖南長沙 410000

油庫是連接原油生產(chǎn)和加工，成品油供應和運輸?shù)募~帶，是國家石油儲備和供應的重要基地。隨著油庫建設規(guī)模越來越大，油庫的安全要求越來越高，因此在對油庫的日常管理，數(shù)據(jù)監(jiān)測監(jiān)控越來越受到人們重視，其中儲油管線的壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測是較為重要的一個環(huán)節(jié)，對于避免生產(chǎn)運行過程中出現(xiàn)監(jiān)管盲區(qū)，發(fā)生油品受溫度變化導致體積膨脹、管線超壓、泄漏等安全隱患有重要意義[1]。

1 主要通訊技術

傳統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測是現(xiàn)場讀取壓力儀表數(shù)值而來，耗費時間精力，并且數(shù)據(jù)沒有實時性，無法及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)還可能存在安全隱患。隨著現(xiàn)代科學技術發(fā)展，不少新技術應用于油庫數(shù)據(jù)采集體統(tǒng)，有效提高了安全性及效率。

1.1 ZigBee 技術

ZigBee 是基于IEEE802.15.4 標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽肹2]。

1.2 NB-Iot 窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBand-InternetofThings）

NB-Iot 是指窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術。NB-IOT 聚焦于低功耗廣覆蓋（LPWA）物聯(lián)網(wǎng)（IoT）市場，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應用的新興技術。NB-IOT 使用License 頻段，可采取帶內(nèi)、保護帶或獨立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡共存。其優(yōu)點在于，傳輸距離長，最遠可達到10km，并且一個基站可以帶20 萬個終端。缺點在于一是網(wǎng)絡質(zhì)量取決于運營商，如果出現(xiàn)信號盲區(qū)，運行商不可能專門進行網(wǎng)絡優(yōu)化或者信號補盲等[3]。二是數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過運行商，所有的數(shù)據(jù)獲取都需要對接運營商，運營數(shù)據(jù)不可控，保密性差。

1.3 LoRa 遠距離無線電（Long Range Radio）

LoRa 是LPWAN 通信技術的一種，是美國Semtech 公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進而擴展傳感網(wǎng)絡[4]。LoRa 是企業(yè)自建網(wǎng)，與NB 運營商建網(wǎng)的優(yōu)劣勢正好相反；優(yōu)勢在于可自主把控網(wǎng)絡質(zhì)量，對于網(wǎng)絡覆蓋可快速優(yōu)化補充；運營數(shù)據(jù)掌握在自己手中，根據(jù)業(yè)務需要擴展網(wǎng)絡；劣勢在于需要考慮LoRa 基站的部署建設，更多地是表現(xiàn)在基站選址、供電，以及站址協(xié)調(diào)問題。

2 基于LoRa 技術的無線壓力變送器的應用

為了實現(xiàn)工藝管線運行壓力的實時、在線監(jiān)測，某油庫在工藝管線上加裝無線壓力變送器。綜合考慮現(xiàn)場實際情況，選取LoRA通訊技術構建油庫罐區(qū)的壓力監(jiān)測系統(tǒng)。

2.1 無線壓力變送器上線后的數(shù)據(jù)流向

通過LoRa 構建壓力監(jiān)測系統(tǒng)，終端采集壓力數(shù)據(jù)后，經(jīng)過數(shù)據(jù)加密通過LoRa 無線方式傳輸?shù)骄W(wǎng)關集中器，網(wǎng)關對數(shù)據(jù)進行解密，將解密的數(shù)據(jù)通過有線（（MODBUS TCP/MODBUS RTU/串口）方式傳輸給用戶服務器/PLC/組態(tài)軟件，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)測。

2.2 壓力數(shù)據(jù)在線、實時監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺主界面包含終端總數(shù)、正在運行數(shù)量、離線終端數(shù)量、上限報警數(shù)量、壓力波動數(shù)量、電量報警數(shù)量，并在主界面上顯示實時壓力數(shù)據(jù)，出現(xiàn)壓力報警時，界面出現(xiàn)彈框及語言提示，保證了壓力數(shù)據(jù)的及時性和有效性。擁有歷史數(shù)據(jù)保存查詢功能，可生成曲線圖，以便于對報警數(shù)據(jù)進行分析。

2.3 無線壓力變送器的實際應用效果

經(jīng)統(tǒng)計，該油庫安裝無線壓力變送器監(jiān)測系統(tǒng)后，統(tǒng)計周期內(nèi)，共發(fā)現(xiàn)3 條管線壓力出現(xiàn)上限報警，其余管線不同頻次出現(xiàn)波動報警。具體報警數(shù)量如下表：

報警類型 報警數(shù)量 報警占比上限報警 4 28.6%壓力波動 10 71.4%

無線壓力監(jiān)測系統(tǒng)上線后，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺可以對主要工藝管線壓力實時、在線監(jiān)測，有效解決整個生產(chǎn)運行過程壓力處于監(jiān)測盲區(qū)的問題，避免油品受溫度變化導致的體積膨脹、管線超壓、泄漏等不能及時發(fā)現(xiàn)的問題，對油庫生產(chǎn)運行安全有很大幫助。

2.4 無線壓力變送器的后期運行維護

現(xiàn)場儀表采用國產(chǎn)設備，其相關配套的中繼器、變送器、后臺管理網(wǎng)關等附件也為國產(chǎn)，價格與國外進口設備相比優(yōu)勢明顯。設備采用的供電方式為3.6V 鋰電池供電，價值較低，與進口設備相比，方便采購，更換簡單，大大降低了維護成本，并且預留了NB-IoT應用拓展功能，可以根據(jù)需要增加水量監(jiān)測、電量監(jiān)測、氣體排放量監(jiān)測、油氣回收量監(jiān)測等在線實時監(jiān)測功能[5]。

3 結語

本文通過對前沿無線傳輸技術的介紹研究，以基于LoRa 的局域網(wǎng)無線壓力監(jiān)控系統(tǒng)為例，探討了無線壓力變送器在油庫數(shù)字化管理中的應用效果，對完善油庫關鍵工藝管線壓力數(shù)據(jù)的采集和應用，提升油庫安全管理工作有一定的借鑒作用。