基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統設計研究

摘要：原油脫水是石油存儲、生產過程中必不可少的環節，為解決原油罐群脫水生產效率低與集中監控困難的問題，本文設計研究了一套基于zigBee和GPRS的原油智能脫水系統。針對原油罐群分散較難集中監控的問題，采用zigBee與GPRS兩種組網方式實現對原油罐群的集中監控；針對一般自動脫水器無法實現對閥門開度的精確控制，設計了仿人操作的脫水控制流程以及基于非線性PID的閉環控制器對閥門開度的精確控制，實現了可靠、精確、平滑的脫水過程。通過現場的安裝測試，系統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效率與可靠性。

關鍵詞：原油脫水；ZigBee；GPRS；非線性PID

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：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設計研究[J].軟件，2016，37（5）：105-110

0.引言

在原油的存儲與生產過程中，脫水是一個必不可少的環節。安全、可靠、高效的原油智能脫水系統一直是原油生產過程中研究的重要課題。經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，以達到油水分離的目的。石油化工企業儲油罐群的脫水，經歷了從人工現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”，可靠性與生產效率低；一般的自動脫水系統無法實現對閥門開度的精確控制，對罐群較難實現集中監控。

本文基于無線通信技術，結合傳感器技術，研究設計基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統實現對原油罐群的集中監控，以及對閥門開度的精確控制從而實現平滑的脫水過程。

1.系統總體設計

石油化工企業儲油罐群的分布具有一定的分散性，GPRS技術與ZigBee技術的結合延伸了原有無線通信的距離，為原油罐群脫水的遠程集中監控提供了很好的解決方案。把一個區域內所有儲油罐的脫水器作為一個ZigBee網絡，或者把一個較大區域內的罐群劃分為若干個ZigBee網絡。各原油智能脫水器節點的數據信息通過各個ZigBee網絡中具有網關功能的原油智能脫水器節點進行匯聚后，利用GPRS網絡發送至遠程監控中心。遠程監控中心也可通過Internet對每個原油智能脫水器進行控制和參數設定。系統總體結構框圖如圖1所示。