基于Mesh无线网络的检测系统在油气处理厂中的应用.pdf
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1、技术研究 96 2023年第9期1 背景某油气处理厂的设备除了透平是运用实时状态检测,但其它设备包括泵,往复压缩机等都是处于无检测状态,只能通过现场巡检通过听 感知等方式对设备状态进行判断,处于一种最传统的维修模式事后维修。该终端现场有30台左右的泵(包括离心泵和柱塞泵,大部分是离心泵),三台往复式压缩机;该终端投产接近20年,现场设备出现老化维修量增大已经是一个事实,如何保证生产安全进行,实施状态监测成为了一种手段和保证。但是在一个已投产的工厂进行全面的自动化改造是不现实的:改造中安装布线成本太高,由于安装布线需要停车动火而造成的停产损失更是无法计算。传统的有线监测仪表已不适合此类改造项目,
2、无线传感器已开始慢慢渗透入工业领域中,极大地减少了布线安装成本及停车停产带来的损失。目前国际自动化厂商包括Honeywell,Emerson,ABB,GE等都已推出基于ISA100或者Hart7协议的无线传感器,但是由于高昂的协议许可证费用,其无线产品价格是同类有线产品的两倍甚至更高。而国内无线传感器产品多采用Zigbee、WiFi、Mesh网络协议,但是基于Zigbee、WiFi协议的网络设备,在化工厂复杂的电磁环境中难以保证可靠的数据传输。而基于工业无线Mesh网络由嵌入式片上系统多跳自组织网络系统,能够很好地解决化工厂金属结构多,屏蔽强的问题,且无线Mesh网络在国内技术相对成熟,成本价
3、格较低,具有很强的推广性。2 无线 Mesh 网络的基本介绍2.1 无线 Mesh 网络的拓扑特点无线Mesh网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成。节点可以配备众多类型传感器,探测包括温度压力振动位移等多种物理量。几点之间通过无线信号进行通讯,形成的一个多跳自组织网络,并通过互联网进行信息通讯和发布。传统的无线网络如无线局域网(WIFI)和移动通信网(GPRS CDMA)一般都是星型网络结构,如图 1所示。这这种结构中,无线终端之间不能通信,所有的通信必须通过特定的设备比如手机基站进行。星型网络结构简单容易实现,但是传输距离不已扩展。一旦无线节点传输受阻,或者离开了基站的覆盖面,
4、该节点将脱离网络。图1 星型网络结构布局无线Mesh网络采用了自组织自修复,多跳式传输的网状网络,如图 2所示。在这种网络中,所有的节点能与临近节点通信,具有转发数据的能力。这种网络最大的好处是充分利用了无线节点的通信能力,以最低成本实现了网络的覆盖面积。无线传感器网络的下列特点使它十分适合于需要长时间的进行监测,需要安装大量节点大面积的监测,电源供给不便,布线成本高的监控系统中。图2 网状网络结构布局基于Mesh无线网络的检测系统在油气处理厂中的应用刘超中海石油(中国)有限公司海南分公司 海南 海口 570100摘要:传统的设备状态监测系统一般都采用有线模式,但是在有些场合下,特别是在一个已
5、投产多年的化工厂进行全面自动化改造时,现场条件恶劣,传感器布线不便或者走线成本过高,都会限制系统的使用,而监测仪器中,特别是传感器端,电缆的故障或破损也会影响仪器的正常使用,增加了对维修工作的要求。针对这种情况,介绍一种基于Mesh网络网络进行搭建的无线远程监测系统,它由嵌入式片上系统多跳自组织网络系统后台管理平台等共同组成,适用于电磁辐射强,金属屏蔽性多的化工厂。关键词:Mesh无线网络 传感器节点 路由器节点 无线基站 97 技术研究2023年第9期2.2 无线 Mesh 网络的应用优势自组织和自修复:由于整个网络是节点与节点之间的动态连接形成的,一旦某条链路由于环境变化受到阻碍,节点会设
6、法找到一条新的路径进行传输,如图 3所示1。图3 仪通微感无线Mesh网络的自组织和自修复特点智能化电源管理:传感器采用了最新低功耗设计,辅以智能化电源管理软件和数据融合传输算法,最大限度减少能源损耗,让电池寿命大大延长。安装在野外的传感器和路由器节点将支持太阳能供电,一劳永逸的解决了电源问题。简单方便的安装:传感器几点体积小巧,方便安装与组网。由于不存在布线的问题,采用本系统可以摆脱地形的限制,利用路由节点可以扩大网络覆盖范围,并且可以根据需要快速安装组网,和撤网收回,维护保养简化,只需简单替换节点即可,成本低廉,可以大规模安装:彻底解决布线施工困难。可靠的数据传输:传感器节点的无线通信能力
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