仪表自动化设备在物联网技术方面的发展

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前言

物联网技术的出现可为工业制造业提供“万物感知”场景,促使仪表自动化设备拥有良好的发展前景,无论从功能的深度与广度还是控制上都将产生新的突破,促使工业领域能在新型仪表自动化设备协助下取得更卓越的成就。据此,应充分结合物联网时代特征为仪表自动化设备智能化研发与应用提出新的指引。

一、仪表自动化设备在物联网技术中的作用

物联网技术是在传感技术、计算机技术、网络技术日益完善的基础上而形成的新技术产物。实际上,物联网技术是指在万物之间形成一个共通网络,运用核心互联网技术在物与物之间进行深层次延展,由此达到信息通讯和交互目的。

物联网的首要功能是实现万物感知。实现感知就需要通过测量传感技术实现对被测对象物理量等参数信息的测量、采集和传输。而传统自动化仪表设备中的传感器就具备这样的功能。这样,传感器就成为了物联网基础层面上的设备。

可见,物联网技术与仪表自动化设备两者间具有双向性关系。而物联网技术作为一种万物感知技术,它也需要自动化仪表的助力方可发挥出真正的运行效用,包括在传感测量技术、数据采集技术、数据传输技术与数据处理技术等方面。据此,物联网技术与自动化仪表具有密切关联,物联网技术的应用可为自动化仪表的发展创造有利条件。

二、仪表自动化设备在物联网技术需求方面的发展方向

(一)仪表自动化设备功能上的拓展。传统自动化仪表的功能实现了对压力、温度、流量和物位等物理量的测量和控制。然而在物联网技术的发展需求下可为传统自动化仪表的应用开辟新路径,随着在基础研究和应用研究方面的发展和突破,将使传感技术得到飞速发展,被测量对象的种类和领域将变得多种多样。由此对整个自动化仪表行业的设计开发和生产将起到推动创新作用。

此外,因自动化仪表设备具有低能耗、体积小、操作方便等特点而得到各行各业的广泛应用。故而在物联网时代背景下,它将成为未来自动化领域发展的重要设施。对此,应借助智能化对传统自动化仪表的物理量测量和控制功能予以增扩,便于满足物联网技术对自动化仪表传感测量种类和测量手段以及数据处理等功能上的发展需求。比如以往多以对压力、温度等物理量进行测量,将来会将测量范围扩展至对化学量、生物量等参数的测量和控制。

(二)射频技术在仪表自动化设备上的应用。射频技术的原理是用扫描器发射一组具有特定频率的无线电波给接收器,用来驱动接收器电路并将其内部的代码传出,扫描器同时接收此代码,以实现数据传输。因其所使用的芯片密码存在不可复制性,故而安全性很高。可将该技术应用于仪表自动化设备中,实现操作人员定时巡检、生产数据自动录入和企业生产设备、备件及物料出、入库信息变更的自动化管理。通常石油石化企业为了能够及时发现安全隐患,保证设备及工艺流程的安全运行,生产管理体系会要求操作人员定时对生产设备及生产流程进行巡检,并对重要设备运行参数及生产流程生产数据进行抄录。由于夜晚光线暗、造成仪表指示数据看不清;冬季室外风大气温低,戴手套不方便书写,摘掉手套,一会儿手就冻僵了。该项技术的应用,可以提高操作人员的巡检效率及生产数据记录的准确性。此外,企业生产设备、备件及物料出、入库时,材料管理人员都会花费大量的时间人工核对设备、备件以及物料的规格、型号、数量、货位号等大量信息并进行录入,不允许出现丝毫差错,因此给物料管理人员的工作带来了极大的负担和不便并耗费了大量的时间。该项技术的应用不但可以大大缩短物料进、出库的信息核对及录入时间,还极大提高了物料库管信息的准确性。

(三)嵌入式技术在仪表自动化设备上的应用。嵌入式技术包括嵌入式系统,嵌入式程序、嵌入式微处理器、嵌入式芯片、嵌入式模块等,是将具有专门用途的程序或芯片嵌入到控制系统或设备中,用以实现专门、特殊的控制功能或用途。由于其具有简单、灵活、功能强大,造价低等特点,被广泛应用于工业制造、仪器仪表、过程控制等应用领域中。将具有特殊功能和用途的微控制器、芯片或功能模块嵌入传统自动化仪表设备中,可以大大拓展传统仪表的检测、计算、控制和数据通信等功能。随着自动化仪表在设计和制造领域模块化、智能化及微型化方面的发展,可逐渐实现仪表功能模块化积木式搭接的使用模式,大大提高自动化仪表应用功能上的灵活性和便捷性。

(四)无线传输技术在仪表自动化设备上的应用。无线传输技术是利用无线技术实现数据的通信传输。包括GPRS/CDMA无线通信技术、数传电台通信技术、扩频微波通信技术、无线网桥通信技术、卫星通信及短波通信技术等。目前,无线通信技术被广泛应用在图像监控传输系统中,如石油石化行业中的输油码头、生产设备及生产工艺流程、天然气集输管网及站点等方面的视频监控,保证了及时发现危险,及时采取有效控制措施,保证生产的安全运行。此外,无线通信技术也早已被广泛应用于自动化仪表中的变送器,实现对生产数据的测量和无线传输。但,由于无线传输技术目前还无法实现绝对的抗干扰性能,以及石油石化行业对生产设备及生产流程的安全性考虑,仅限使用在生产数据测量和显示功能的应用,随着科技的进步,对无线抗干扰技术的突破及应用成本的降低,无线控制功能将会在各行各业中被广泛应用。

结论

综上所述,物联网技术的应用的确可为仪表自动化设备提供全新的发展方向,使其满足新时代自动化仪表应用需求。据此,应从无线通信拓展功能、射频技术、嵌入式技术、无线传输技术等方面着手,确保物联网技术的应用需求能够推进自动化仪表功能的可持续发展进程。