吉林石化物料输送管线温度监测系统

吉林石化物料输送管线温度监测系统

刘化毅，邓玉

中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司电仪中心  吉林  132000

摘要:为减少冬季物料输送管线冻堵事件的发生，设计一套基于无线温度传感器的物料管线温度监测系统。在详细介绍系统方案的技术上，详细介绍主要设备的技术指标，以期为相关人员提供参考。

关键词：物料输送管线；无线温度传感器；温度监测系统；

1. 引言

吉林石化公司地处吉林省吉林市，冬季时间长、气温低，厂际物料输送管线跨度大、范围广、线路长，在冬季极易发生管道冻堵事件，严重影响公司正常生产，同时存在泄露等较大的安全环保隐患。

公司现有预防冬季管道冻堵的措施主要是通过高频次的人员巡检测温，以确保提前发现管道温度异常点，但是人工巡检测温具有间歇性，不能够实时发现管道的温度变化，易形成管道冻堵，且冬季人工巡检还需要爬高，存在较大的滑跌危险。基于现状，急需建设一套先进的管道温度监测系统，实现对管线的实时监控，最大程度减少管道冻堵事件的发生，确保稳定生产。

2. 温度采集方案

温度采集系统主要由无线温度传感器、数据采集控制器、现场监控主机等组成[1]。系统结构如图2.1所示。

图2.1系统结构图

温度采集系统利用无线温度传感器对管线温度进行采集，传感器采集到的温度数据通过无线传输协议传输到现场监控主机，现场监控主机利用RS485接口与数据采集控制器连接，通过MODBUS-RTU传输协议将温度数据传输到数据采集控制器[2]。最后数据采集控制器再通过MODBUS-TCP上传到监控平台，管理人员可以通过监控平台查看实时温度数据和历史记录。

2.1无线温度传感器

本系统选用的无线测温传感器为上海南月电气自动化有限公司生产的NY-MK-F1，传感器的温度测量范围为（-40～+300）℃，测量精度为±1℃，测温元件为热敏电阻，可以满足对本公司管线温度检测的需求。传感器采用的无线通讯方式为LORA（Long Range Radio），无线频率为（470～510）MHz这使得传感器可以实现远距离的数据发送（有效传输距离500米），且抗干扰能力强，可以很好的应用于复杂的物料管线环境中[3]。同时，该传感器采用电池供电，根据采样频率不同电池寿命在3至5年，这种独立供电方式在安装时更为简单方便，并可以省去繁杂的电缆铺设工作。传感器如图2.2所示。传感器的安装方案有两种，如图2.3所示。

图2.2 无线温度传感器

图2.3 传感器安装方案

基于实际情况，本系统采用第二种安装方案，将传感器探头用不锈钢扎带固定于物料管线上，外用保温层包裹，将传感器机身固定于保温层外，便于后期更换电池。

2.2现场监控主机

现场监控主机为无线传感器的配套设备，作为信号接收设备，可以管理200个无线传感器。主机配有RS485接口，可以与数据采集控制器通讯，并以MODBUS- RTU通讯协议向数据采集控制器发送无线传感器采集的温度信息。同时主机还可以设置温度报警值，报警值的上限为+90℃，下限为-20℃。主机的工作温度为（-10~+70）℃，考虑到使用地的冬季气温低，在安装时需要为主机增装保温箱并加以电伴热带。主机如图2.4所示。

图2.4 现场监控主机

2.3数据采集控制器

数据采集控制器是吉林石化公司自主研发设计的产品，支持以太网有线通讯，适合在化工、能源、电力、物联网相关分布式检测进行应用及云端整合。采集控制器可以根据组态配置文件对总线网络内的底层设备按通讯协议进行轮询，收到底层设备的应答后，将收到的数据存储到存储器中。采集控制器提供MODBUS-TCP、OPC-UA服务，接受计算机、PDA等客户端设备的数据请求。采集控制器具有历史数据存储功能，存储的数据与SD卡相关。采集控制器实时监控网络状态，具有数据断点续传功能。

3. 数据上传与展示

数据采集控制器以两种网络方式与上层软件平台通讯，即有线以太网传输方式及4G无线传输方式，优先使用有线以太网通讯，不具备有线以太网条件时使用4G无线传输方式。采用4G无线传输方式时，服务器端需有公网IP或借助OPEN VPN 进行数据传输。

计数据提供MODBUS-TCP和OPC UA协议服务，支持通过MQTT协议将采集数据上传至服务器。依托于公司现有计量监控平台采集服务器中的温度数据，在平台上新开辟一个页面用于展示物料管线温度，可查看温度的实时数据、历史数据、趋势图等。

4. 总结

本系统可以实现对管线温度的实时监测，相比于传统的人工巡检测温，可靠性、及时性更强，能在最大程度上减少冬季管线冻堵事件的发生，更有利于公司的安全环保生产，还可以降低工作人员的工作强度，具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]王萍.无线测温监测系统设计[J].韶关学院学报,2022,43(03):35-38.

[2]石鑫鹏. MODBUS-TCP/IP在AFC系统中的应用[C]//.第三十六届中国（天津）2022’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.[出版者不详],2022:32-35.DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.014977.

[3]李桐满,丁文捷,史兴龙,赵楠,汪前进.车间LoRa自组网数据采集存储系统设计[J].宁夏工程技术,2022,21(02):171-175.