儀表自動化設備在物聯網技術方面的發展

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前言

物聯網技術的出現可為工業制造業提供“萬物感知”場景,促使儀表自動化設備擁有良好的發展前景,無論從功能的深度與廣度還是控制上都將產生新的突破,促使工業領域能在新型儀表自動化設備協助下取得更卓越的成就。據此,應充分結合物聯網時代特征為儀表自動化設備智能化研發與應用提出新的指引。

一、儀表自動化設備在物聯網技術中的作用

物聯網技術是在傳感技術、計算機技術、網絡技術日益完善的基礎上而形成的新技術產物。實際上,物聯網技術是指在萬物之間形成一個共通網絡,運用核心互聯網技術在物與物之間進行深層次延展,由此達到信息通訊和交互目的。

物聯網的首要功能是實現萬物感知。實現感知就需要通過測量傳感技術實現對被測對象物理量等參數信息的測量、采集和傳輸。而傳統自動化儀表設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網基礎層面上的設備。

可見,物聯網技術與儀表自動化設備兩者間具有雙向性關系。而物聯網技術作為一種萬物感知技術,它也需要自動化儀表的助力方可發揮出真正的運行效用,包括在傳感測量技術、數據采集技術、數據傳輸技術與數據處理技術等方面。據此,物聯網技術與自動化儀表具有密切關聯,物聯網技術的應用可為自動化儀表的發展創造有利條件。

二、儀表自動化設備在物聯網技術需求方面的發展方向

(一)儀表自動化設備功能上的拓展。傳統自動化儀表的功能實現了對壓力、溫度、流量和物位等物理量的測量和控制。然而在物聯網技術的發展需求下可為傳統自動化儀表的應用開辟新路徑,隨著在基礎研究和應用研究方面的發展和突破,將使傳感技術得到飛速發展,被測量對象的種類和領域將變得多種多樣。由此對整個自動化儀表行業的設計開發和生產將起到推動創新作用。

此外,因自動化儀表設備具有低能耗、體積小、操作方便等特點而得到各行各業的廣泛應用。故而在物聯網時代背景下,它將成為未來自動化領域發展的重要設施。對此,應借助智能化對傳統自動化儀表的物理量測量和控制功能予以增擴,便于滿足物聯網技術對自動化儀表傳感測量種類和測量手段以及數據處理等功能上的發展需求。比如以往多以對壓力、溫度等物理量進行測量,將來會將測量范圍擴展至對化學量、生物量等參數的測量和控制。

(二)射頻技術在儀表自動化設備上的應用。射頻技術的原理是用掃描器發射一組具有特定頻率的無線電波給接收器,用來驅動接收器電路并將其內部的代碼傳出,掃描器同時接收此代碼,以實現數據傳輸。因其所使用的芯片密碼存在不可復制性,故而安全性很高?？蓪⒃摷夹g應用于儀表自動化設備中,實現操作人員定時巡檢、生產數據自動錄入和企業生產設備、備件及物料出、入庫信息變更的自動化管理。通常石油石化企業為了能夠及時發現安全隱患,保證設備及工藝流程的安全運行,生產管理體系會要求操作人員定時對生產設備及生產流程進行巡檢,并對重要設備運行參數及生產流程生產數據進行抄錄。由于夜晚光線暗、造成儀表指示數據看不清;冬季室外風大氣溫低,戴手套不方便書寫,摘掉手套,一會兒手就凍僵了。該項技術的應用,可以提高操作人員的巡檢效率及生產數據記錄的準確性。此外,企業生產設備、備件及物料出、入庫時,材料管理人員都會花費大量的時間人工核對設備、備件以及物料的規格、型號、數量、貨位號等大量信息并進行錄入,不允許出現絲毫差錯,因此給物料管理人員的工作帶來了極大的負擔和不便并耗費了大量的時間。該項技術的應用不但可以大大縮短物料進、出庫的信息核對及錄入時間,還極大提高了物料庫管信息的準確性。

(三)嵌入式技術在儀表自動化設備上的應用。嵌入式技術包括嵌入式系統,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或設備中,用以實現專門、特殊的控制功能或用途。由于其具有簡單、靈活、功能強大,造價低等特點,被廣泛應用于工業制造、儀器儀表、過程控制等應用領域中。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自動化儀表設備中,可以大大拓展傳統儀表的檢測、計算、控制和數據通信等功能。隨著自動化儀表在設計和制造領域模塊化、智能化及微型化方面的發展,可逐漸實現儀表功能模塊化積木式搭接的使用模式,大大提高自動化儀表應用功能上的靈活性和便捷性。

(四)無線傳輸技術在儀表自動化設備上的應用。無線傳輸技術是利用無線技術實現數據的通信傳輸。包括GPRS/CDMA無線通信技術、數傳電臺通信技術、擴頻微波通信技術、無線網橋通信技術、衛星通信及短波通信技術等。目前,無線通信技術被廣泛應用在圖像監控傳輸系統中,如石油石化行業中的輸油碼頭、生產設備及生產工藝流程、天然氣集輸管網及站點等方面的視頻監控,保證了及時發現危險,及時采取有效控制措施,保證生產的安全運行。此外,無線通信技術也早已被廣泛應用于自動化儀表中的變送器,實現對生產數據的測量和無線傳輸。但,由于無線傳輸技術目前還無法實現絕對的抗干擾性能,以及石油石化行業對生產設備及生產流程的安全性考慮,僅限使用在生產數據測量和顯示功能的應用,隨著科技的進步,對無線抗干擾技術的突破及應用成本的降低,無線控制功能將會在各行各業中被廣泛應用。

結論

綜上所述,物聯網技術的應用的確可為儀表自動化設備提供全新的發展方向,使其滿足新時代自動化儀表應用需求。據此,應從無線通信拓展功能、射頻技術、嵌入式技術、無線傳輸技術等方面著手,確保物聯網技術的應用需求能夠推進自動化儀表功能的可持續發展進程。