浅谈无线压力变送器在油库数字化管理中的应用

2020-12-21乔丹

商品与质量 2020年45期

乔丹

中国石油西北销售长沙分公司湖南长沙 410000

油库是连接原油生产和加工，成品油供应和运输的纽带，是国家石油储备和供应的重要基地。随着油库建设规模越来越大，油库的安全要求越来越高，因此在对油库的日常管理，数据监测监控越来越受到人们重视，其中储油管线的压力数据监测是较为重要的一个环节，对于避免生产运行过程中出现监管盲区，发生油品受温度变化导致体积膨胀、管线超压、泄漏等安全隐患有重要意义[1]。

1 主要通讯技术

传统的压力数据监测是现场读取压力仪表数值而来，耗费时间精力，并且数据没有实时性，无法及时发现异常数据还可能存在安全隐患。随着现代科学技术发展，不少新技术应用于油库数据采集体统，有效提高了安全性及效率。

1.1 ZigBee 技术

ZigBee 是基于IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议，是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用[2]。

1.2 NB-Iot 窄带物联网（NarrowBand-InternetofThings）

NB-Iot 是指窄带物联网技术。NB-IOT 聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IoT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IOT 使用License 频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。其优点在于，传输距离长，最远可达到10km，并且一个基站可以带20 万个终端。缺点在于一是网络质量取决于运营商，如果出现信号盲区，运行商不可能专门进行网络优化或者信号补盲等[3]。二是数据传输必须经过运行商，所有的数据获取都需要对接运营商，运营数据不可控，保密性差。

1.3 LoRa 远距离无线电（Long Range Radio）

LoRa 是LPWAN 通信技术的一种，是美国Semtech 公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络[4]。LoRa 是企业自建网，与NB 运营商建网的优劣势正好相反；优势在于可自主把控网络质量，对于网络覆盖可快速优化补充；运营数据掌握在自己手中，根据业务需要扩展网络；劣势在于需要考虑LoRa 基站的部署建设，更多地是表现在基站选址、供电，以及站址协调问题。

2 基于LoRa 技术的无线压力变送器的应用

为了实现工艺管线运行压力的实时、在线监测，某油库在工艺管线上加装无线压力变送器。综合考虑现场实际情况，选取LoRA通讯技术构建油库罐区的压力监测系统。

2.1 无线压力变送器上线后的数据流向

通过LoRa 构建压力监测系统，终端采集压力数据后，经过数据加密通过LoRa 无线方式传输到网关集中器，网关对数据进行解密，将解密的数据通过有线（（MODBUS TCP/MODBUS RTU/串口）方式传输给用户服务器/PLC/组态软件，实现实时数据监测。

2.2 压力数据在线、实时监测

物联网监控平台主界面包含终端总数、正在运行数量、离线终端数量、上限报警数量、压力波动数量、电量报警数量，并在主界面上显示实时压力数据，出现压力报警时，界面出现弹框及语言提示，保证了压力数据的及时性和有效性。拥有历史数据保存查询功能，可生成曲线图，以便于对报警数据进行分析。

2.3 无线压力变送器的实际应用效果

经统计，该油库安装无线压力变送器监测系统后，统计周期内，共发现3 条管线压力出现上限报警，其余管线不同频次出现波动报警。具体报警数量如下表：

报警类型报警数量报警占比上限报警 4 28.6%压力波动 10 71.4%

无线压力监测系统上线后，通过物联网监控平台可以对主要工艺管线压力实时、在线监测，有效解决整个生产运行过程压力处于监测盲区的问题，避免油品受温度变化导致的体积膨胀、管线超压、泄漏等不能及时发现的问题，对油库生产运行安全有很大帮助。

2.4 无线压力变送器的后期运行维护

现场仪表采用国产设备，其相关配套的中继器、变送器、后台管理网关等附件也为国产，价格与国外进口设备相比优势明显。设备采用的供电方式为3.6V 锂电池供电，价值较低，与进口设备相比，方便采购，更换简单，大大降低了维护成本，并且预留了NB-IoT应用拓展功能，可以根据需要增加水量监测、电量监测、气体排放量监测、油气回收量监测等在线实时监测功能[5]。