探析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油裝備檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)用

王靖超 范輝濤 高琪琪

摘 要：本文就石油裝備的檢驗(yàn)過程中存在的不足進(jìn)行分析研究，并從裝備的FRID系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在檢測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)用，旨在應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來滿足檢驗(yàn)過程中的要求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 石油裝備 檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng) 運(yùn)用

引 言

石油裝備是油田公司進(jìn)行原油輸送的關(guān)鍵，其檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)能夠保證裝備的正常運(yùn)行。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用也越來越廣泛，在檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)石油裝備出現(xiàn)的問題，并采取相應(yīng)的措施，從而提升檢驗(yàn)工作的效率。

1、FRID系統(tǒng)的制定能夠精準(zhǔn)的檢測(cè)裝備

FRID作為一種自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)，其不需要人工操作及接觸，只需要借助射頻信號(hào)便可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，同時(shí)獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，這種技術(shù)特別適合在惡劣環(huán)境下工作。FRID射頻的識(shí)別技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠在同一時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確識(shí)別多個(gè)處在工作狀態(tài)的石油裝備，操作方便簡(jiǎn)單。有效結(jié)合FRID系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)，首先能夠?yàn)槭脱b備的各個(gè)流程制定精確的節(jié)拍，其次是為安全追蹤關(guān)鍵構(gòu)件提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。不管FRID系統(tǒng)是如何構(gòu)架的，其技術(shù)的基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，借助融合各種網(wǎng)絡(luò)傳播的方法，準(zhǔn)確傳遞裝備信息。且在物聯(lián)網(wǎng)上，傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息主要是借助網(wǎng)絡(luò)來傳播，為了保證數(shù)據(jù)信息傳遞及時(shí)準(zhǔn)確，還應(yīng)借助網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程[1]。

2、裝備檢測(cè)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

石油裝備主要包含輸油泵、分離器及壓縮機(jī)等，而輸油泵的檢測(cè)工作時(shí)是最為重要的。其在運(yùn)行過程中，需要對(duì)進(jìn)出口壓力、輸油量及油泵的溫度等參數(shù)信息進(jìn)行檢測(cè)，然后結(jié)合輸油技術(shù)的要求，設(shè)定輸油泵的運(yùn)行時(shí)間及惦記運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力及頻率。結(jié)合輸油泵的技術(shù)工藝及石油裝備的安全及工作效率提升的需求，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，采取精細(xì)化的設(shè)計(jì)原則對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要在于：（1）傳感器。其功能主要是采集泵體的溫度、壓力、流量及頻率等現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合運(yùn)行指令對(duì)輸油泵進(jìn)行控制。以便檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)輸油泵的運(yùn)行情況進(jìn)行掌握。（2）協(xié)調(diào)器。其主要是將傳感器中各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接形成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)傳感器各節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)信息定期的輪詢采集，同時(shí)結(jié)合石油裝備的運(yùn)行工藝對(duì)輸油泵適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。協(xié)調(diào)器與工控機(jī)之間形成RS485的通信形式，將數(shù)據(jù)傳遞到人機(jī)界面儲(chǔ)存及應(yīng)用，便于檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)輸油泵的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息及時(shí)了解。（3）本地應(yīng)用方面。其主要是現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)控制計(jì)算機(jī)界面，是物聯(lián)網(wǎng)的控制中心點(diǎn)。因?yàn)檩斢捅檬鞘蜕a(chǎn)的關(guān)鍵裝備，對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)要求是非常高的，所以通過RS485通信將調(diào)節(jié)器的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。本地應(yīng)用層便可以對(duì)調(diào)節(jié)器中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集儲(chǔ)存、輸油泵的安全參數(shù)的設(shè)置等工作。同時(shí)為物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制中心提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，在權(quán)限允許的情況下，實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)控，并輸油泵實(shí)現(xiàn)控制。（4）遠(yuǎn)程控制。其主要是為檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)及時(shí)的提供各石油裝備的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程控制層能夠借助局域網(wǎng)對(duì)裝備運(yùn)行時(shí)的參數(shù)、動(dòng)態(tài)情況及記錄數(shù)據(jù)等多種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。遠(yuǎn)程控制的裝備可以是電腦或手機(jī)等終端設(shè)備。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控機(jī)間通信具備TCP/IP的信息傳遞協(xié)議。

3、檢測(cè)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)硬件的設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)硬件的設(shè)計(jì)主要是使用美國(guó)的CC2530Zig-Bee的通信芯片，因?yàn)樗С值南到y(tǒng)技術(shù)降低了其應(yīng)用開發(fā)的難度。CC2530的芯片是集成射頻發(fā)射器及單片機(jī)，能夠支持最大256KB的儲(chǔ)存器，8KB的內(nèi)部運(yùn)行儲(chǔ)存器，同時(shí)具有豐富的接口。系統(tǒng)中的傳感器及協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)核心均是CC2530的模塊。系統(tǒng)中的傳感器及協(xié)調(diào)器形成相互獨(dú)立的通信通道。系統(tǒng)的運(yùn)行原理是借助不同的傳感器接口對(duì)電壓及電流等相關(guān)信息進(jìn)行采集，通過A/D的模塊將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字整理后進(jìn)行儲(chǔ)存，并能夠借助BF前端進(jìn)行傳輸；此外傳感器的節(jié)點(diǎn)借助D/A模塊或I/O的接口對(duì)石油裝備進(jìn)行控制[2]。同時(shí)，對(duì)石油裝備的壓力、精度及強(qiáng)度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集控制，保證各項(xiàng)信息的真實(shí)準(zhǔn)確性。

4、檢測(cè)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)軟件的設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)軟件包含傳感器、協(xié)調(diào)器及本地控制和遠(yuǎn)程控制的各種APP程序的設(shè)計(jì)。首先，物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及協(xié)調(diào)器方面軟件的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)均是在CC2530的協(xié)議棧及單片機(jī)編程的基礎(chǔ)上，其中的函數(shù)及調(diào)用有許多類似的地方。底層的軟件應(yīng)用仿真器進(jìn)行下載，第一應(yīng)設(shè)置好運(yùn)行相關(guān)的準(zhǔn)確參數(shù)：如網(wǎng)絡(luò)號(hào)等，第二是協(xié)議棧的程序下載。其次，本地計(jì)算機(jī)控制中心的軟件設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)中的軟件主要是在DelphiXE的編程進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)的編程是Paradow7。主要的設(shè)計(jì)模塊為協(xié)調(diào)器的信息處理模塊、裝備儲(chǔ)存管理模塊、運(yùn)行的參數(shù)顯示模塊、遠(yuǎn)程信息通信模塊等。最后，遠(yuǎn)程控制的軟件設(shè)計(jì)。其軟件主要是在遠(yuǎn)程控制的終端手機(jī)或電腦上運(yùn)行，運(yùn)行的環(huán)境要求是Android 4.0以上，在B/S的架構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)PC機(jī)的軟件。遠(yuǎn)程系統(tǒng)的應(yīng)用人員主要是石油企業(yè)的管理人員、操作員以及石油裝備的安全員等，檢測(cè)系統(tǒng)中采取角色的訪問制度，不同的應(yīng)用人員能夠操作的界面也不同，職責(zé)任務(wù)也存在差異。另外，借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝備的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用，借助數(shù)字化管理方法對(duì)石油裝備的生產(chǎn)及檢驗(yàn)等過程的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，對(duì)裝備的批次、質(zhì)量等各種精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)儲(chǔ)存，經(jīng)過數(shù)據(jù)的挖掘、分析及整理等手段，轉(zhuǎn)變思路，為石油裝備的正常運(yùn)行提供保障。

結(jié) 論

綜上所述，對(duì)于在石油裝備檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能將復(fù)雜的問題變簡(jiǎn)單，使檢測(cè)系統(tǒng)的安全性提升，工作效率提高，為石油裝備提供更好的支撐，提升企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中的地位。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳勇，孫文磊，譚遠(yuǎn)華，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的抽油機(jī)裝備工況采集與可視化研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2015，37（17）：4-6+28.

作者簡(jiǎn)介：王靖超（1991.09——），性別：男，民族：漢，籍貫：山東省濱州市博興縣，單位：國(guó)家石油裝備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（山東），職位：材料檢驗(yàn)師，職稱：助理工程師，學(xué)位：學(xué)士，研究方向：材料質(zhì)檢。

范輝濤（1989.05——），性別：男，民族：漢，籍貫：黑龍江省黑河市嫩江縣，單位：國(guó)家石油裝備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（山東），職位：機(jī)械檢驗(yàn)師，職稱：助理工程師，學(xué)位：學(xué)士，研究方向 ：機(jī)械質(zhì)檢。

高琪琪（1989.06——），性別：男，民族：漢，籍貫：山東省東營(yíng)市，單位：國(guó)家石油裝備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（山東），職位：機(jī)械檢驗(yàn)師，職稱：助理工程師，學(xué)位：學(xué)士，研究方向：機(jī)械質(zhì)檢。