石油化工行业中无线通信技术的运用
时间：2023-06-23 16:35:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张 帆，胡建华
（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452）
无线通信技术在石油化工生产中的运用，实现了大量生产设备的自动化控制、自动化运行，提升了实时数据的传输、录入、监测效率，并能够将数据基于特定的规律规制入档，形成生产单位需要的数据形式。目前，在无线通信技术支持下，我国石油化工生产水平正处于稳步提升阶段，同时大量学者、运用单位亦在不断探索如何进一步发挥无线通信技术的优势，为石油化工生产带来全新的发展动力，进一步促进我国石油化工生产力量的攀升。
作为当下世界领域内最具有活力的新兴技术，现代无线通信技术极大程度推动了工业控制领域进入全新阶段，全面提升了生产设备、系统的工作效率。将无线通信技术运用于石油化工行业中，其主要优势体现在如下几点：
1）更加低廉的成本。将无线通信技术运用于石油化工行业，在安装生产设备期间，相对有线安装，不仅维护更加便捷、故障诊断更加简单，且大幅度节约升级配线需要消耗的成本。
2）提高设备灵活性。将无线通信技术运用至石油化工行业，可让生产设备拜托电缆的约束，设备技术人员能够较为容易地配置各个采集点与控制点，灵活满足生产设备管理需要。
3）提升产品易用性。将无线通信技术下的智能集成无线传感器系统运用于石油化工行业，可实现各生产设备的自动化控制，大幅度提升易用性。
4）提高可靠性。融合无线通信技术的石油化工生产设备，能够摆脱电缆逐渐老化而产生的生产设备连接失效问题，实现通信的高可靠性保障。
5）提升产品安全性。石油化工生产设备运行阶段会产生大量生产数据，随着大数据时代的到来，网络安全威胁不断提升，无线通信技术下隐蔽的传输方式，将大幅度提升数据传输安全级别。
6）提升集成性。在石油化工生产设备中融合无线通信技术，传感器的运用可避免微型设备安装于大型生产设备期间，因附着大量电缆继而造成故障的问题。
7）更短的施工周期。将无线通信技术运用于石油化工生产设备，无线传感器的自配置、自组织功能可快速搭建通信网络，大幅度节约石油化工生产设备安装周期，相比传统铺设电缆的工作量，无线通信网络的建设往往仅需几个小时[1]。
石油化工行业中对无线通信技术的运用，较具代表性的运用点包括无线腐蚀测量器、无线分布式控制系统、无线数据传输。
2.1 无线腐蚀测量器的运用
石油化工生产阶段，大量化学材料的引用必然对生产设备造成不同程度的腐蚀损伤，故设备的检修维护工作对于化工企业正常生产尤为重要。无线腐蚀测量器运用期间，可以无线形式实现设备转速、位移程度、振幅等数据的采集、观测，一旦发现数据出现较大变化幅度，无线腐蚀测量器可快速报警，便于工作人员及时排查隐患。例如海上石油化工生产作业阶段，石油化工企业可利用开关型传感器，监测频率之间突变过程，随后利用无线传感器内的参数变异性特征，将其混入混凝土等一系列生产材料内部实现监测。一旦生产设备受到较为严重的腐蚀，其断裂后的振频变化会从180～550 kHz提升至679～707 kHz，这一谐振频率的变化，将直接使监测单位掌握设备节点腐蚀情况、裂缝情况[2]。
2.2 无线分布式控制系统的运用
石油化工生产期间，无线分布式控制系统，目前已全面取代了传统控制系统与相关仪器仪表。同时，无线分布式控制控制系统，能够支持高复杂程度、高自动化程度的石油化工设备局。图1为石油化工企业内较为典型的分布式控制系统结构。
图1 石油化工企业内较为典型的分布式控制系统
如图1所示，分布式控制系统包含2个现场工作站，2个工作站直接连通安装在现场发射器、执行机构以及传感器等构件，同时2个工作站分别面对操作员站、工程师站、服务器站，其中服务器站同现场控制站下变送器的连接，能够让数据更快速地实现传输。此外，支撑分布式控制系统功能的底层逻辑为实时数据库事物调度机制，具体结构见图2。
图2 实时数据库事物调度机制
如图2所示，实施数据库事物调度机制下，包括图形显示、数据报表、历史数据库、历史报表功能，该机制下实时数据库直接连接于通信管理模块。分布式控制系统运行期间，电子元件的安全性、可靠性直接决定着整个系统的安全性，实时数据库事物调度机制通过对电子元器件失效率的分析，可实现整个系统安全性能的评。式（1）为系统失效率计算表达式：
式中：r为系统的失效数；
T为系统通运行时间二者的乘积，失效率、时间二者会呈现“浴盆”状曲线。
以气相法白炭黑作业生产为例，无线分布式控制系统实际运用阶段，白炭黑作业是利用四氯化硅自高位槽注入汽化器，随后将实现汽化的四氯化硅水解，生成白炭黑粒子以及其他一系列反应气体，并将其注入到聚集器内，形成极大白炭黑粒子。在这一过程中，分布式控制系统的控制器会选择SIMATIC DCS进行分散、集中管理控制，运用DSC控制模式开展组态观察，工作人员基于生产需求编写DSC控制逻辑，并在利用国际化网络协议基础上实现数据实时共享。此外，蓝牙无线通信在石油化工生产中十分常见，如工作人员定位、生产厂区巡检等。将蓝牙无线通信技术集成至分布式控制系统后，将需要巡逻的线路上布置蓝牙信标，如此方可实现石油化工厂区的巡检需求，当携带终端的车辆、人员步入信号发射区后，分布式控制系统便可快速实现目标定位，并及时获取数据存入数据库中[3]。
2.3 化工生产阶段无线数据传输运用
例如石油化工企业生产阶段，可利用2.4 G直序扩频技术结合温度、流量、振幅传感器进行数据收集，同时运用ZigBee技术，将数据快速传输至企业数据中心ERP系统，亦或是将数据以短信形式发送至相关工作人员移动通信设备中，可让企业管理者实时了解生产进度、生产数据、设备运行情况、生产环境安全水平。首先，企业采集压力数据期间，无线通信技术可实时传输耐压管、石油管道、大型机械设备压力数据，利用生产现场的传感器将数震动频率、温度等数据据快速传输至中继站，随后中继站将数据发送至接收中心，落实生产数据的点对点传输。其次，数据流量采集阶段，利用无线通信技术，可将气体、液体流量数据实施采集、传输，配合流量计开展监测数据的快速、精准计算。再次，此外，无线通信技术对比串口通信、以太网通信，仅需借助极小的系统功率，便能够实现数据超远距离传输，故基于无线通信技术的数据传输，具有更低的整体模块成本[4]。
无线通信技术的运用极大程度促进了石油化工生产效率，将石油化工生产水平提升至全新高度。然而，在实际运用阶段，不同的生产环境、运用水平都影响着无线通信技术的运用效果，故企业运用阶段除了基本掌握无线腐蚀测量器、无线分布式控制系统、无线数据传输的运用方式外，还应结合实际需求、实际生产情况合理探索更多的运用方向，确保进一步提升无线通信技术运用深度与水平，从而全面提升石油化工生产的自动化、智能化水准。
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