13000DWT不锈钢化学品船传感器信号处理及无线传输技术

2018-08-30丁有凤程慧君俞洋柯荆森林

机电设备 2018年4期

丁有凤，程慧君，李娜，刘佳，俞洋柯，荆森林

（浙江新乐造船股份有限公司，浙江宁波 315000）

0 引言

化学品船是指运载各种液态化工品及石油品的专用液货船，其对防火、防毒、防腐蚀等有很高的要求。随着自动控制技术的发展、船东要求的不断提高，优化货油区域的自动监测技术，对于整条船舶运行的可靠性和船舶航行的安全性具有重要意义。相比传统的有线传输，无线传输更安全，数据集成度更高，维护成本更低。

1 某13000DWT不锈钢船采用无线网络传输的原因及背景

船用传感器无线信号传输系统是一种新型船用数据采集系统[1]，它可以对货油区域的压力、温度和液位信号进行采集，并通过无线网络将信号传输至货控室，操作人员以此可对整条船的危险区域进行监控。无线仪表可以任意分布，而采用传统的有线仪表进行数据采集难以实施且缺乏灵活性。传感器采集信号后，通过无线监测设备进行数据传输，并自动寻找信号到达网关的最佳通讯路径，一旦网络出现堵塞，网络会根据需要为该设备布置更多的通信途径。通过这种方法可以保持信号的连通，使数据可靠性达到99%以上。使用无线仪表的过程中，信号强度和一致性表现出色，数据可靠性和稳定性非常高，大大减少了人工读取仪表数据的工作量，也减少了工作人员暴露在危险场所的机会。此外，无线技术的使用能提升项目设计的灵活性，同时由于其实施和安装都很简单，因此还能缩短工期、提高生产效率、大大减少营运后的维护工作量。

2 无线传输方案的实现

智能无线网关将无线自组网络与任何主机系统连接，便于自组网络的组态和管理，可轻松通过串行和以太局域网连接到控制系统和数据应用中，无缝集成到AMS设备管理器和自动化系统中，无线功能可以到达有线连接难以抵达的场所，通过冗余智能无线网关可保障系统可靠性[2-3]。

为了实现传感器信号的无线传输，在已有传感器信号采集传输和分析处理的基础上建立无线传输方案。该无线传输方案应具备安装简便、操作性强的特点，同时应保证信号传输的稳定性。在传感器处设计一个无线发射装置，通过把压力、温度、液位等信号转换为开关量和模拟量信号，通过网关传输至货控台，输出的信号被计算机接收。开关量信号用于报警，模拟量信号用来显示所测区域的压力和温度，同时完成了货油区域的监测和报警。

3 无线设备的选取

本系统选用的主要设备如图1所示，包括：

1）智能无线网关：标准通讯接口，单个网关能支持99台无线设备，网关之间可以通过交换机连接实现可达100 000个节点的规模；

2）无线压力变动器：包括压力、压差液位、压差流量；

3）无线温差变动器：支持所有的传感器类型，可进行高温、高高温、低温、低低温报警显示；

4）液位监测开关：实现设备自检和故障诊断，高低液位报警，以往没有考虑到或者不容易布线的地方可以十分简单地增加液位开关。

图1 系统主要设备图

4 无线设备系统调试

该系统是一个基于计算机的系统，可以分为独立的子系统，也可以集成为一个系统，从而为操作员提供整体介绍和清晰的概况。一个完整的集成系统利于简化安装，从而大大降低安装成本。无线方案减少了很多与有线设计和安装相关的工作，比如机柜接线、线缆布置、安装设计等等。无线系统通讯可靠，可适应各种干扰环境，能与其他无线网络友好共存，遇到信号阻隔时，无需人工介入便可自动重新组态，且任意两个设备之间可以保持无线互联，冗余的数据通讯路径可以消除单点故障。调试过程中无需特殊的调试工具，仅通过有线连接进行安全设置。所有的设备自带通信端子，与有线设备的驱动软件及硬件一致。在进行无线使用时，只需为无线设备添加网络标识（network ID)和握手密码（join key），即可启动整个网络。网关可以和系统无缝式通讯，具有标准的接口，无需任何专用软件。