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(yīng)和運(yùn)輸?shù)募~帶，是國家石油儲備和供應(yīng)的重要基地。隨著油庫建設(shè)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(yùn)行過程中出現(xiàn)監(jiān)管盲區(qū)，發(fā)生油品受溫度變化導(dǎo)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(shù)

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(fèi)時(shí)間精力，并且數(shù)據(jù)沒有實(shí)時(shí)性，無法及時(shí)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(xué)技術(shù)發(fā)展，不少新技術(shù)應(yīng)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(shù)

ZigBee 是基于IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)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(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用[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(shù)。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(yīng)用的新興技術(shù)。NB-IOT 使用License 頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。其優(yōu)點(diǎn)在于，傳輸距離長，最遠(yuǎn)可達(dá)到10km，并且一個基站可以帶20 萬個終端。缺點(diǎn)在于一是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量取決于運(yùn)營商，如果出現(xiàn)信號盲區(qū)，運(yùn)行商不可能專門進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化或者信號補(bǔ)盲等[3]。二是數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過運(yùn)行商，所有的數(shù)據(jù)獲取都需要對接運(yùn)營商，運(yùn)營數(shù)據(jù)不可控，保密性差。

1.3 LoRa 遠(yuǎn)距離無線電（Long Range Radio）

LoRa 是LPWAN 通信技術(shù)的一種，是美國Semtech 公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)[4]。LoRa 是企業(yè)自建網(wǎng)，與NB 運(yùn)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(luò)質(zhì)量，對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋可快速優(yōu)化補(bǔ)充；運(yùn)營數(shù)據(jù)掌握在自己手中，根據(jù)業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)；劣勢在于需要考慮LoRa 基站的部署建設(shè)，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(shù)的無線壓力變送器的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)工藝管線運(yùn)行壓力的實(shí)時(shí)、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(shí)際情況，選取LoRA通訊技術(shù)構(gòu)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(gòu)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(guān)集中器，網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)進(jìn)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(wù)器/PLC/組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測。

2.2 壓力數(shù)據(jù)在線、實(shí)時(shí)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(yùn)行數(shù)量、離線終端數(shù)量、上限報(bào)警數(shù)量、壓力波動數(shù)量、電量報(bào)警數(shù)量，并在主界面上顯示實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)，出現(xiàn)壓力報(bào)警時(shí)，界面出現(xiàn)彈框及語言提示，保證了壓力數(shù)據(jù)的及時(shí)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(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.3 無線壓力變送器的實(shí)際應(yīng)用效果

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

報(bào)警類型 報(bào)警數(shù)量 報(bào)警占比上限報(bào)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(shí)時(shí)、在線監(jiān)測，有效解決整個生產(chǎn)運(yùn)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(dǎo)致的體積膨脹、管線超壓、泄漏等不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，對油庫生產(chǎn)運(yùn)行安全有很大幫助。

2.4 無線壓力變送器的后期運(yùn)行維護(hù)

現(xiàn)場儀表采用國產(chǎn)設(shè)備，其相關(guān)配套的中繼器、變送器、后臺管理網(wǎng)關(guān)等附件也為國產(chǎn)，價(jià)格與國外進(jìn)口設(shè)備相比優(yōu)勢明顯。設(shè)備采用的供電方式為3.6V 鋰電池供電，價(jià)值較低，與進(jìn)口設(shè)備相比，方便采購，更換簡單，大大降低了維護(hù)成本，并且預(yù)留了NB-IoT應(yīng)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(shí)時(shí)監(jiān)測功能[5]。

3 結(jié)語

本文通過對前沿?zé)o線傳輸技術(shù)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(yīng)用效果，對完善油庫關(guān)鍵工藝管線壓力數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用，提升油庫安全管理工作有一定的借鑒作用。