基于ZigBee和GPRS的原油智能脱水系统设计研究

摘要：原油脱水是石油存储、生产过程中必不可少的环节，为解决原油罐群脱水生产效率低与集中监控困难的问题，本文设计研究了一套基于zigBee和GPRS的原油智能脱水系统。针对原油罐群分散较难集中监控的问题，采用zigBee与GPRS两种组网方式实现对原油罐群的集中监控；针对一般自动脱水器无法实现对阀门开度的精确控制，设计了仿人操作的脱水控制流程以及基于非线性PID的闭环控制器对阀门开度的精确控制，实现了可靠、精确、平滑的脱水过程。通过现场的安装测试，系统完全满足原油罐群脱水的要求，提高了原油罐群脱水的生产效率与可靠性。

关键词：原油脱水；ZigBee；GPRS；非线性PID

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003 6970.2016.05.026

本文著录格式：赵淑娟.基于ZigBee和GPRS的原油智能脱水系统设计研究[J].软件，2016，37（5）：105-110

0.引言

在原油的存储与生产过程中，脱水是一个必不可少的环节。安全、可靠、高效的原油智能脱水系统一直是原油生产过程中研究的重要课题。经过一定处理后的原油在静置的过程中，由于原油的密度小于水的密度，油会向上运动，水会向下沉降。脱水过程就是将沉降在油罐底部的水放走，以达到油水分离的目的。石油化工企业储油罐群的脱水，经历了从人工现场看管使用手动阀门切水到利用油水界面检测的传感器和微控制器组成的自动脱水器进行脱水的历程。人工切水，由于人的主观因素容易“跑油”，可靠性与生产效率低；一般的自动脱水系统无法实现对阀门开度的精确控制，对罐群较难实现集中监控。

本文基于无线通信技术，结合传感器技术，研究设计基于ZigBee和GPRS的原油智能脱水系统实现对原油罐群的集中监控，以及对阀门开度的精确控制从而实现平滑的脱水过程。

1.系统总体设计

石油化工企业储油罐群的分布具有一定的分散性，GPRS技术与ZigBee技术的结合延伸了原有无线通信的距离，为原油罐群脱水的远程集中监控提供了很好的解决方案。把一个区域内所有储油罐的脱水器作为一个ZigBee网络，或者把一个较大区域内的罐群划分为若干个ZigBee网络。各原油智能脱水器节点的数据信息通过各个ZigBee网络中具有网关功能的原油智能脱水器节点进行汇聚后，利用GPRS网络发送至远程监控中心。远程监控中心也可通过Internet对每个原油智能脱水器进行控制和参数设定。系统总体结构框图如图1所示。