基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)設(shè)計研究

摘要：原油脫水是石油存儲、生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，為解決原油罐群脫水生產(chǎn)效率低與集中監(jiān)控困難的問題，本文設(shè)計研究了一套基于zigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)。針對原油罐群分散較難集中監(jiān)控的問題，采用zigBee與GPRS兩種組網(wǎng)方式實現(xiàn)對原油罐群的集中監(jiān)控；針對一般自動脫水器無法實現(xiàn)對閥門開度的精確控制，設(shè)計了仿人操作的脫水控制流程以及基于非線性PID的閉環(huán)控制器對閥門開度的精確控制，實現(xiàn)了可靠、精確、平滑的脫水過程。通過現(xiàn)場的安裝測試，系統(tǒng)完全滿足原油罐群脫水的要求，提高了原油罐群脫水的生產(chǎn)效率與可靠性。

關(guān)鍵詞：原油脫水；ZigBee；GPRS；非線性PID

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003 6970.2016.05.026

本文著錄格式：趙淑娟.基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)設(shè)計研究[J].軟件，2016，37（5）：105-110

0.引言

在原油的存儲與生產(chǎn)過程中，脫水是一個必不可少的環(huán)節(jié)。安全、可靠、高效的原油智能脫水系統(tǒng)一直是原油生產(chǎn)過程中研究的重要課題。經(jīng)過一定處理后的原油在靜置的過程中，由于原油的密度小于水的密度，油會向上運動，水會向下沉降。脫水過程就是將沉降在油罐底部的水放走，以達(dá)到油水分離的目的。石油化工企業(yè)儲油罐群的脫水，經(jīng)歷了從人工現(xiàn)場看管使用手動閥門切水到利用油水界面檢測的傳感器和微控制器組成的自動脫水器進(jìn)行脫水的歷程。人工切水，由于人的主觀因素容易“跑油”，可靠性與生產(chǎn)效率低；一般的自動脫水系統(tǒng)無法實現(xiàn)對閥門開度的精確控制，對罐群較難實現(xiàn)集中監(jiān)控。

本文基于無線通信技術(shù)，結(jié)合傳感器技術(shù)，研究設(shè)計基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)實現(xiàn)對原油罐群的集中監(jiān)控，以及對閥門開度的精確控制從而實現(xiàn)平滑的脫水過程。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計

石油化工企業(yè)儲油罐群的分布具有一定的分散性，GPRS技術(shù)與ZigBee技術(shù)的結(jié)合延伸了原有無線通信的距離，為原油罐群脫水的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控提供了很好的解決方案。把一個區(qū)域內(nèi)所有儲油罐的脫水器作為一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，或者把一個較大區(qū)域內(nèi)的罐群劃分為若干個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。各原油智能脫水器節(jié)點的數(shù)據(jù)信息通過各個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中具有網(wǎng)關(guān)功能的原油智能脫水器節(jié)點進(jìn)行匯聚后，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可通過Internet對每個原油智能脫水器進(jìn)行控制和參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。