第一次聽到OneWireless工業(yè)無線系統(tǒng)技術(shù)報告時，腦子里馬上聯(lián)想到自己從事的設(shè)計工作：無線？無線！好了，我今后不必再去畫什么儀表接線圖、供電系統(tǒng)圖、接線柜端子圖、I/O端子圖了，最煩、最令人討厭的敷設(shè)圖我也只需標個測點位置就行了！當然，我也想到了別人：安裝工人也無需配線、對線、接線，無需架電纜橋架；現(xiàn)場維修工人也不用再看接線圖紙，不用檢查線路故障。
冷靜下來一想，無線的確有優(yōu)勢，今后的趨勢也可能是無線取代有線。但是，無線剛出來，產(chǎn)品價格還有點貴，怎么用還不清楚，推廣得有個過程，學(xué)習(xí)也得有個過程。
還好，有些心急的人不是已經(jīng)開始用了嗎？先看看他們是怎樣用的，學(xué)學(xué)他們的經(jīng)驗。以后咱們不說創(chuàng)新，依葫蘆畫瓢總是可以的吧！
首先得大致了解OneWireless無線主干網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備構(gòu)成，大致弄明白了我就滿世界去找OneWireless工業(yè)無線系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用實例，先把他是怎么用的搞清楚，然后看看咱能從中學(xué)點什么東西，研究一下能否找到無線技術(shù)的真諦。
OneWireless
無線主干網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備
構(gòu)成
OneWireless無線主干網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備構(gòu)成有不同的方案，其中最常見的是由無線現(xiàn)場設(shè)備（如無線變送器）、無線網(wǎng)關(guān)（多功能節(jié)點或現(xiàn)場設(shè)備接入點）、無線管理平臺組成的系統(tǒng)（見圖1）。
無線變送器是帶無線通訊功能的變送器；無線網(wǎng)關(guān)（多功能節(jié)點或現(xiàn)場設(shè)備接入點）支持同無線變送器的無線通訊并構(gòu)建一個通訊速度非常快的無線Mesh主干網(wǎng)絡(luò)；無線管理平臺管理無線現(xiàn)場設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)與應(yīng)用主機的通訊。
重慶錦湖化工廠回轉(zhuǎn)窯
重慶錦湖化工廠回轉(zhuǎn)窯上測溫點，以往采用碳刷滑環(huán)的方式從轉(zhuǎn)動的窯體上引出信號，由于固定的碳刷與轉(zhuǎn)動滑環(huán)接觸不好，信號不穩(wěn)定，影響測溫效果，故采用無線方案。16臺無線溫度變送器自動選擇同多功能節(jié)點M1、M2進行無線通訊，位于控制室附近的多功能節(jié)點M1作為網(wǎng)關(guān)，把所有數(shù)據(jù)傳輸至無線管理平臺及控制系統(tǒng)（見圖2）。
點評：
回轉(zhuǎn)窯是360°旋轉(zhuǎn)，一臺多功能節(jié)點總有接收不到測量信號的時候，所以這里用了兩臺多功能節(jié)點。轉(zhuǎn)動設(shè)備、移動設(shè)備上的參數(shù)測量，現(xiàn)場偶而能碰上，以前有一些只能說是應(yīng)付的辦法，很難達到使用要求，這一回可有了一個好的解決辦法，咱們得學(xué)一學(xué)。
華東電力試驗研究院
應(yīng)用情況：
電力試驗研究院的科研人員經(jīng)常要到各電廠進行現(xiàn)場設(shè)備性能測試（如汽機、鍋爐性能測試），以往每到一個現(xiàn)場除了安裝檢測儀表外，都需要敷設(shè)電纜并接線。測試結(jié)束后，又要拆除接線，收回電纜。現(xiàn)在該院配備了全套無線系統(tǒng)，包括2臺多功能節(jié)點、22臺表壓變送器、10臺差壓變送器、5臺絕壓變送器、15臺溫度變送器、4臺模擬量輸入變送器、無線管理平臺。
點評：
一般的現(xiàn)場使用有限設(shè)備要敷設(shè)管線，要接線，再麻煩也就在開頭安裝這一次，而在這里提到的測試工作在不同現(xiàn)場要重復(fù)多次。無需接線，無需敷設(shè)電纜，靈活方便，準備工作大大簡化，無線系統(tǒng)的優(yōu)越性就充分體現(xiàn)出來。
中石化鎮(zhèn)海煉化
8
公里乙烯運輸管線
應(yīng)用情況：
中石化鎮(zhèn)海煉化計劃修建一條低溫乙烯運輸管線，總長約7650m，連接裝卸碼頭和低溫罐區(qū)。乙烯運輸溫度要求為-150℃至-100℃。為確保管線運輸正常工作，需要對管線溫度實時監(jiān)測。管線兩端約500m各有一個溫度測點，其他5個測點分布為平均每隔1km一個溫度測點，共有7個溫度測點。管線溫度數(shù)據(jù)要求傳輸至低溫罐區(qū)控制室DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)集中、實時監(jiān)測。如果采用常規(guī)的有線方案，距離過長，信號衰減導(dǎo)致不能正常測量。采用OneWireless工業(yè)無線解決方案，無需安裝電纜、橋架和接線，非常容易就可以實現(xiàn)對乙烯管線的監(jiān)測。系統(tǒng)配置如下：
多功能節(jié)點，3臺；
無線溫度變送器，5臺；
有線溫度變送器，2臺（距離多功能節(jié)點近的管線兩端使用）；
熱電阻，7支；
無線管理平臺，軟件25點；
工作站，DELL D630；
無線網(wǎng)絡(luò)授權(quán)設(shè)備，XSK00。
乙烯運輸管線無線通訊系統(tǒng)示意圖見圖3，圖中，M1~M3為多功能節(jié)點，T1~T7為無線或有線溫度變送器。無線溫度變送器同多功能節(jié)點進行無線通訊，3臺多功能節(jié)點之間無線通訊構(gòu)建mesh無線主干網(wǎng)，位于低溫罐區(qū)的多功能節(jié)點M1作為網(wǎng)關(guān)，把所有數(shù)據(jù)同時傳輸至罐區(qū)DCS控制系統(tǒng)，采用Modbus RS485 同控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成，可完成如下功能：可視化監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)的通訊狀態(tài)；支持無線變送器在線遠程組態(tài)；負責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的診斷和安全管理。由于多功能節(jié)點與無線溫度變送器之間最遠距離約3km，多功能節(jié)點M2與M3之間距離約6km，所以多功能節(jié)點與無線溫度變送器均配置了定向板狀高增益天線，可實現(xiàn)遠程通訊（通訊距離分別可達4km、10km）。
點評：
對測點少、相互間距離過長的現(xiàn)場，采用無線傳輸方案就具有減少管線敷設(shè)投資、提高測量精度的優(yōu)點，試想一下，總長約7650m的管線上的7個溫度測點，每個溫度測點平均敷設(shè)長度應(yīng)在4km左右，4km管線中的兩芯導(dǎo)線、保護管及施工費用，大約在十二萬元左右，七八十萬元花在管線上（投資應(yīng)該超過全部無線設(shè)備的費用），實在是劃不來。
中石油大連石化
應(yīng)用情況：
在溶劑再生裝置/酸水氣提裝置管線（包括富溶劑、輕烴、貧溶劑、酸性水等介質(zhì)）上安裝CEW6000M無線腐蝕變送器進行管線無線腐蝕監(jiān)測，包括2臺多功能節(jié)點、8臺無線腐蝕變送器(配電極、探針)。無線腐蝕監(jiān)測采用先進的測量技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行精確的總體腐蝕速率測量和點蝕的測量，可同時給出總體腐蝕率、點蝕系數(shù)、斯特恩——蓋里常數(shù)以及腐蝕機理因子4個參數(shù)，即可對管道的腐蝕狀態(tài)進行監(jiān)測，預(yù)防管道泄漏，減少維護費用，從而實現(xiàn)管線遠程在線診斷、預(yù)測維護和報警。
點評：
這是國內(nèi)首套無線腐蝕變送器的應(yīng)用，其在線診斷、預(yù)測維護功能是高水平的用戶期盼的。近年來中石油大連石化因設(shè)備泄漏故障頻發(fā)造成數(shù)次火災(zāi)，同一企業(yè)內(nèi)的溶劑再生裝置/酸水氣提裝置所使用的設(shè)備是否對他們有所啟示呢？畢竟安全是第一位的。
中聯(lián)煤層氣山西沁縣氣田
應(yīng)用情況：
無線系統(tǒng)包括：31臺各類無線壓力、溫度、多輸入變送器；6臺多功能節(jié)點；5臺無線視頻；10套太陽能供電系統(tǒng)；無線管理平臺。涵蓋了方圓五公里的10口煤層氣井的溫度、壓力、流量及抽油機停機狀態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集及5口氣井的無線視頻監(jiān)控，其中5口煤層氣井的溫度、壓力、流量的數(shù)據(jù)是通過無線變送器采集、5口煤層氣井的溫度、壓力、流量的數(shù)據(jù)為常規(guī)儀表，通過有線方式采集后，再通過多點無線模擬量輸入變送器轉(zhuǎn)換成無線信號后輸出。
點評：
據(jù)介紹這是一個國家煤層氣高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程，煤層氣井共有150口，真正大規(guī)模的應(yīng)用還在后面呢。太陽能、視頻監(jiān)控、無線，果真是示范工程，全是最時髦的，但也許用在這個溝壑縱橫的偏僻山區(qū)就是最合適的。煤層氣井相互間距較遠，無線可能是最經(jīng)濟的；偏僻的地方人跡罕至，視頻監(jiān)控可能是最安全的；距離遠又偏僻，供電是個難題，太陽能發(fā)電可能是最現(xiàn)實的。
這里還有一個特點是有線、無線結(jié)合，5口煤層氣井是清一色的無線設(shè)備，另外5口煤層氣井則是常規(guī)有線儀表與多點無線模擬量輸入變送器組合，看來有的時候需要采用這樣一些靈活的配置方案。
中石油西固油庫
應(yīng)用情況：
中石油西北銷售公司西固油庫改造項目中，要求做到以下幾點：在罐區(qū)增加輸油管路壓力測點；支持員工在鐵路棧橋作業(yè)時，能夠?qū)崟r獲取控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和實時錄入裝車數(shù)據(jù)和信息；實時獲取遠離控制室的油庫數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
由于輸油管線的壓力測點與控制中心之間被鐵路分隔、現(xiàn)有橋架和電纜溝已經(jīng)接近滿載，實施方案采用霍尼韋爾公司的PKS控制系統(tǒng)和無線信號傳輸方案，所提供的無線設(shè)備包括：5臺多功能節(jié)點、20臺無線壓力變送器、4臺移動工作站/RESS Server、無線管理平臺。
西固油庫無線通訊結(jié)構(gòu)見圖4。
通過5個多功能節(jié)點構(gòu)建的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)同時支持3種無線應(yīng)用：
支持4個移動工作站，實現(xiàn)現(xiàn)場移動作業(yè)時可實時瀏覽PKS控制系統(tǒng)各類畫面及輸入鐵路裝卸站臺的過程數(shù)據(jù)；
支持同20臺無線壓力變送器的通訊和過程數(shù)據(jù)監(jiān)測；
采用Modbus TCP將無線網(wǎng)絡(luò)有線接入油庫計量PLC控制系統(tǒng)和油庫PKS控制系統(tǒng)。
霍尼韋爾公司還為該項目提供PKS控制系統(tǒng)，實現(xiàn)庫存管理系統(tǒng)、油品移動系統(tǒng)、公路自動付油系統(tǒng)、鐵路定量裝車系統(tǒng)、訂單管理系統(tǒng)、在線設(shè)備管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線通訊及廣播系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和績效管理系統(tǒng)。2010年12月投運后，裝運20t油的油罐車所需時間由40min縮短為25min，油罐車裝運工由7人/班減少為2人/班；火車裝運原由人工抄寫車號再計算機錄入的工作由無線手抄器完成；視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)的投入提高了罐區(qū)安全管理水平。
支持現(xiàn)場移動作業(yè)有移動工作站、IntelaTrac PKS無線手持巡檢設(shè)備，這兩種現(xiàn)場人員手持設(shè)備，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)自動收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，執(zhí)行資產(chǎn)智能管理。
點評：
因有鐵路站臺的分隔，有線傳輸?shù)姆桨笩o法實施，這是采用無線方案最早的理由；油庫計量PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是通過多功能節(jié)點無線傳輸?shù)接蛶霵KS控制系統(tǒng)，也就是說，無線系統(tǒng)不僅傳送無線現(xiàn)場設(shè)備測量的信息，同時還可以在兩個控制系統(tǒng)之間遠距離傳送信息；無線技術(shù)將過程自動化延伸到了控制室之外，無線手持巡檢設(shè)備，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)自動收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，移動工作站這可以在現(xiàn)場通過無線的方式訪問控制系統(tǒng)的關(guān)鍵過程參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)、圖形、過程畫面、維護信息和其它重要數(shù)據(jù)，我想，這是否相當于將操作站搬到現(xiàn)場？
自動化博覽雜志一年前刊登過由現(xiàn)場技術(shù)人員、霍尼韋爾公司專家共同撰寫的技術(shù)論文，一年后又刊登了由該雜志編輯撰寫的追蹤報道，所以我們可以知道這套無線系統(tǒng)不僅用得好，而且還有本文所列出的現(xiàn)場運行的真實數(shù)據(jù)。
申能上海臨港燃氣電廠
應(yīng)用情況：
上海臨港燃氣電廠有4套350MW燃氣機組，生產(chǎn)現(xiàn)場參數(shù)檢測采用有線變送器，所測量的過程信息傳送到西門子DCS。電廠4套機配有4套DCS，2套DCS公用一個控制室，各套DCS之間完全隔離，但又要求控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，要保障其他機組的DCS操作站可以監(jiān)視故障機組最重要的25個參數(shù)。25個參數(shù)中包括鍋爐部分的主蒸汽流量、壓力和溫度，中壓蒸汽流量、低壓蒸汽流量、溫度和壓力，高壓汽包壓力、中壓汽包壓力、低壓汽包壓力、再熱蒸汽壓力和溫度、高壓給水流量、中壓給水流量、低壓給水（低壓氣包入口）流量、低壓給水（凝結(jié)水）流量共16個測點，還包括汽輪發(fā)電機部分的汽輪機真空、潤滑油壓力、控制油壓力、振動1、振動2、振動3、閉式水壓力、發(fā)電機功率、轉(zhuǎn)速共9個測點。
4套機組每套配一臺多功能節(jié)點作為其網(wǎng)關(guān)，采用Modbus RTU協(xié)議以RS485信號電纜有線接入DCS控制系統(tǒng)。這4臺多功能節(jié)點構(gòu)成無線主干網(wǎng)絡(luò)，每套鍋爐機組的無線數(shù)據(jù)通過自己的多功能節(jié)點可集中匯入統(tǒng)一的無線數(shù)據(jù)庫，從而每套DCS不但可以通過自己的多功能節(jié)點獲得本機組的無線數(shù)據(jù)，同時還可以獲得其它3個機組的無線數(shù)據(jù)，從而滿足上述要求。
霍尼韋爾公司為該項目提供了253臺有線變送器、101臺無線變送器、4臺多功能節(jié)點和一套無線管理平臺。
點評：
4套350MW燃氣機組各自的DCS完全隔離，在控制系統(tǒng)規(guī)模越來越大的潮流中，這個思路看起來怪怪的，但仔細一想也是蠻有道理的，肯定也是從他們自身的實踐經(jīng)驗中總結(jié)出來的。這個方案如果采用有線方式實施，附加的設(shè)備、管線之多實在是難以想象。這里采用無線方案完美的解決這個難題的確有創(chuàng)意，讓我又學(xué)了一手。
再從整個系統(tǒng)看，又是一個有線、無線結(jié)合的例子，這樣做充分發(fā)揮了各自的優(yōu)點。上面提到的每套機組25個無線變送器檢測的參數(shù)，分析一下，這些參數(shù)肯定也同時采用有線變送器檢測，從而做到同一參數(shù)中一套有線、一套無線，用不同方式實現(xiàn)冗余，其可靠性應(yīng)該是最好的。
中石化武漢
80kt/a
乙烯罐區(qū)
應(yīng)用情況：
無線系統(tǒng)包括：237臺各類無線壓力、溫度變送器；22臺多功能節(jié)點（包括5臺主網(wǎng)關(guān)和5臺冗余網(wǎng)關(guān)）；Experion Server 內(nèi)嵌無線管理平臺。用于乙烯廠原料罐區(qū)、中間罐區(qū)、產(chǎn)品罐區(qū)的溫度、壓力、汽車衡數(shù)據(jù)采集。在網(wǎng)關(guān)接入Experion FTE（容錯以太網(wǎng)）之前，安裝了無線防火墻，只允許無線I/O數(shù)據(jù)雙向通過，而阻隔可能的病毒和垃圾信息，有效保護控制網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，避免通訊中斷或丟失數(shù)據(jù)等情形的發(fā)生。
點評：
因控制系統(tǒng)DCS Experion 與無線系統(tǒng)都是霍尼韋爾公司的，只需使用內(nèi)嵌在Experion C300控制器與服務(wù)器中的無線管理平臺實現(xiàn)一體化集成。該系統(tǒng)的規(guī)模是目前中國最大的，離我想象中應(yīng)該達到幾千個點的規(guī)模已經(jīng)不遠了。
結(jié)束語
目前見諸報道的應(yīng)用實例不是太多，還有像無線讀表器、無線可燃氣體監(jiān)測、無線設(shè)備振動（健康狀態(tài)）監(jiān)測變送器、無線閥門回訊變送器（定位器）等類型的無線現(xiàn)場設(shè)備尚未見到國內(nèi)應(yīng)用的報道，我也還在等待國內(nèi)有更多的創(chuàng)新應(yīng)用，以不斷地研究學(xué)習(xí)。我始終相信：工業(yè)無線技術(shù)的發(fā)展前景是無限的。
