儀表自動(dòng)化設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的發(fā)展

中海油工業(yè)自控(天津)有公司 天津 塘沽 300452

前言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)可為工業(yè)制造業(yè)提供“萬(wàn)物感知”場(chǎng)景,促使儀表自動(dòng)化設(shè)備擁有良好的發(fā)展前景,無(wú)論從功能的深度與廣度還是控制上都將產(chǎn)生新的突破,促使工業(yè)領(lǐng)域能在新型儀表自動(dòng)化設(shè)備協(xié)助下取得更卓越的成就。據(jù)此,應(yīng)充分結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征為儀表自動(dòng)化設(shè)備智能化研發(fā)與應(yīng)用提出新的指引。

一、儀表自動(dòng)化設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的作用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益完善的基礎(chǔ)上而形成的新技術(shù)產(chǎn)物。實(shí)際上,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指在萬(wàn)物之間形成一個(gè)共通網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用核心互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物與物之間進(jìn)行深層次延展,由此達(dá)到信息通訊和交互目的。

物聯(lián)網(wǎng)的首要功能是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物感知。實(shí)現(xiàn)感知就需要通過(guò)測(cè)量傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象物理量等參數(shù)信息的測(cè)量、采集和傳輸。而傳統(tǒng)自動(dòng)化儀表設(shè)備中的傳感器就具備這樣的功能。這樣,傳感器就成為了物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)層面上的設(shè)備。

可見,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與儀表自動(dòng)化設(shè)備兩者間具有雙向性關(guān)系。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種萬(wàn)物感知技術(shù),它也需要自動(dòng)化儀表的助力方可發(fā)揮出真正的運(yùn)行效用,包括在傳感測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)等方面。據(jù)此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動(dòng)化儀表具有密切關(guān)聯(lián),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可為自動(dòng)化儀表的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

二、儀表自動(dòng)化設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需求方面的發(fā)展方向

(一)儀表自動(dòng)化設(shè)備功能上的拓展。傳統(tǒng)自動(dòng)化儀表的功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力、溫度、流量和物位等物理量的測(cè)量和控制。然而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展需求下可為傳統(tǒng)自動(dòng)化儀表的應(yīng)用開辟新路徑,隨著在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面的發(fā)展和突破,將使傳感技術(shù)得到飛速發(fā)展,被測(cè)量對(duì)象的種類和領(lǐng)域?qū)⒆兊枚喾N多樣。由此對(duì)整個(gè)自動(dòng)化儀表行業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)將起到推動(dòng)創(chuàng)新作用。

此外,因自動(dòng)化儀表設(shè)備具有低能耗、體積小、操作方便等特點(diǎn)而得到各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用。故而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下,它將成為未來(lái)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的重要設(shè)施。對(duì)此,應(yīng)借助智能化對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)化儀表的物理量測(cè)量和控制功能予以增擴(kuò),便于滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀表傳感測(cè)量種類和測(cè)量手段以及數(shù)據(jù)處理等功能上的發(fā)展需求。比如以往多以對(duì)壓力、溫度等物理量進(jìn)行測(cè)量,將來(lái)會(huì)將測(cè)量范圍擴(kuò)展至對(duì)化學(xué)量、生物量等參數(shù)的測(cè)量和控制。

(二)射頻技術(shù)在儀表自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用。射頻技術(shù)的原理是用掃描器發(fā)射一組具有特定頻率的無(wú)線電波給接收器,用來(lái)驅(qū)動(dòng)接收器電路并將其內(nèi)部的代碼傳出,掃描器同時(shí)接收此代碼,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。因其所使用的芯片密碼存在不可復(fù)制性,故而安全性很高?？蓪⒃摷夹g(shù)應(yīng)用于儀表自動(dòng)化設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)操作人員定時(shí)巡檢、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、備件及物料出、入庫(kù)信息變更的自動(dòng)化管理。通常石油石化企業(yè)為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患,保證設(shè)備及工藝流程的安全運(yùn)行,生產(chǎn)管理體系會(huì)要求操作人員定時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)流程進(jìn)行巡檢,并對(duì)重要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及生產(chǎn)流程生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄。由于夜晚光線暗、造成儀表指示數(shù)據(jù)看不清;冬季室外風(fēng)大氣溫低,戴手套不方便書寫,摘掉手套,一會(huì)兒手就凍僵了。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,可以提高操作人員的巡檢效率及生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。此外,企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、備件及物料出、入庫(kù)時(shí),材料管理人員都會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間人工核對(duì)設(shè)備、備件以及物料的規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、貨位號(hào)等大量信息并進(jìn)行錄入,不允許出現(xiàn)絲毫差錯(cuò),因此給物料管理人員的工作帶來(lái)了極大的負(fù)擔(dān)和不便并耗費(fèi)了大量的時(shí)間。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不但可以大大縮短物料進(jìn)、出庫(kù)的信息核對(duì)及錄入時(shí)間,還極大提高了物料庫(kù)管信息的準(zhǔn)確性。

(三)嵌入式技術(shù)在儀表自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用。嵌入式技術(shù)包括嵌入式系統(tǒng),嵌入式程序、嵌入式微處理器、嵌入式芯片、嵌入式模塊等,是將具有專門用途的程序或芯片嵌入到控制系統(tǒng)或設(shè)備中,用以實(shí)現(xiàn)專門、特殊的控制功能或用途。由于其具有簡(jiǎn)單、靈活、功能強(qiáng)大,造價(jià)低等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、儀器儀表、過(guò)程控制等應(yīng)用領(lǐng)域中。將具有特殊功能和用途的微控制器、芯片或功能模塊嵌入傳統(tǒng)自動(dòng)化儀表設(shè)備中,可以大大拓展傳統(tǒng)儀表的檢測(cè)、計(jì)算、控制和數(shù)據(jù)通信等功能。隨著自動(dòng)化儀表在設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域模塊化、智能化及微型化方面的發(fā)展,可逐漸實(shí)現(xiàn)儀表功能模塊化積木式搭接的使用模式,大大提高自動(dòng)化儀表應(yīng)用功能上的靈活性和便捷性。

(四)無(wú)線傳輸技術(shù)在儀表自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用。無(wú)線傳輸技術(shù)是利用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸。包括GPRS/CDMA無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)傳電臺(tái)通信技術(shù)、擴(kuò)頻微波通信技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)橋通信技術(shù)、衛(wèi)星通信及短波通信技術(shù)等。目前,無(wú)線通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用在圖像監(jiān)控傳輸系統(tǒng)中,如石油石化行業(yè)中的輸油碼頭、生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝流程、天然氣集輸管網(wǎng)及站點(diǎn)等方面的視頻監(jiān)控,保證了及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn),及時(shí)采取有效控制措施,保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行。此外,無(wú)線通信技術(shù)也早已被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化儀表中的變送器,實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和無(wú)線傳輸。但,由于無(wú)線傳輸技術(shù)目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的抗干擾性能,以及石油石化行業(yè)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)流程的安全性考慮,僅限使用在生產(chǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量和顯示功能的應(yīng)用,隨著科技的進(jìn)步,對(duì)無(wú)線抗干擾技術(shù)的突破及應(yīng)用成本的降低,無(wú)線控制功能將會(huì)在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

結(jié)論

綜上所述,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用的確可為儀表自動(dòng)化設(shè)備提供全新的發(fā)展方向,使其滿足新時(shí)代自動(dòng)化儀表應(yīng)用需求。據(jù)此,應(yīng)從無(wú)線通信拓展功能、射頻技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)等方面著手,確保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需求能夠推進(jìn)自動(dòng)化儀表功能的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。