概述

    利用圖表記錄儀來(lái)監測測量數據已有幾十年的歷史。盡管在許多領(lǐng)域這種用筆紙進(jìn)行記錄的技術(shù)已為電子產(chǎn)品所代替， 但在偏遠地區還會(huì )依然用到。

    雖然圖表記錄儀有簡(jiǎn)易和成本小的優(yōu)點(diǎn)，但是它也有缺點(diǎn)：定期派人來(lái)更換紙質(zhì)圖表的高昂費用以及在訪(fǎng)問(wèn)間隔中無(wú)法獲知當時(shí)信息等。

    在偏遠地區傳統的圖表記錄儀是如何被無(wú)線(xiàn)儀器所取代的？或按照要求（如有必要可以按實(shí)時(shí)方式）來(lái)收集和傳送測量數據的？本文將做簡(jiǎn)要介紹。

              

   
                圖表記錄儀利用筆與圖表紙來(lái)追蹤一個(gè)或多個(gè)變量的變化

    圖表記錄儀基本知識

    圖表記錄儀是對象壓力、液位、溫度、水流、酸堿性或者濕度等數據資料的物理記錄，當圖表紙通過(guò)一根或多根打印針時(shí)，針就會(huì )按照能夠代表這些數據的機械或者電子信號的比例進(jìn)行移動(dòng)，這些打印針在圖紙上所畫(huà)下來(lái)的線(xiàn)條表明變量隨時(shí)間所發(fā)生的變化。

    圖表記錄儀有單通道或多通道模式，并有多種組態(tài)。

    帶狀圖記錄器是一張長(cháng)長(cháng)的帶狀紙以線(xiàn)形方式從一個(gè)或者多個(gè)打印針下面通過(guò)以繪制圖像，繪成的紙張從記錄器的側面或者底部輸出，在記錄的整個(gè)過(guò)程可以不受干擾地自動(dòng)移動(dòng)，也就是說(shuō)，直到放上另外一張帶狀紙方可停止。

    走紙圓圖記錄器是把所測數據以點(diǎn)的形式分布在一張圓形的紙張上，依據這樣的原理，圖紙每旋轉一周就可以收集到一張圖紙，同時(shí)開(kāi)始新的一張圖紙的打印記錄工作，每一張這樣的圖紙都需要花費一些時(shí)間，比如一天或者一周。

    橫縱坐標圖紙記錄器是把分別分布在橫軸和縱軸上的兩個(gè)變量的關(guān)系以點(diǎn)狀方式顯示出來(lái)，時(shí)間在此不計算為一個(gè)變量。

    例如，這樣的一個(gè)圖紙記錄器可以用來(lái)監測溫度對于壓力過(guò)程的影響效果。

    局限性

    盡管圖表記錄技術(shù)已經(jīng)完全被證實(shí)可行，但是這些傳統的儀器對于人們不斷提高效率和降低運營(yíng)成本的要求并沒(méi)有多大幫助。

    ·  圖表記錄要求定期的檢查以便收集圖紙圖像并安裝新的待用圖紙，多到一天一次或一周一次。根據地點(diǎn)的遠近，人力和來(lái)往的交通費用將會(huì )相當大。

    ·  當前的數據在兩次檢查期間是無(wú)法獲得的，這就大大增加了操作人員對一些過(guò)程中出現的問(wèn)題的反應時(shí)間。

    ·  任何使用移動(dòng)的零部件的儀器隨時(shí)都可能會(huì )出現問(wèn)題而導致無(wú)法工作。在出現這種情況的時(shí)候，在下一次檢查之前問(wèn)題是無(wú)法被及時(shí)發(fā)現的，這就可能會(huì )推遲幾天或者幾周時(shí)間，而在此期間就會(huì )喪失一些有效的數據。

    ·  收集數據僅僅是個(gè)開(kāi)始，數據的分析，報告的形成，數據的共享都會(huì )使這些信息更加有用。但是對于圖表記錄儀來(lái)說(shuō)，這些“額外的工作”必須要手動(dòng)完成而且花費更大。

    ·  打印針和這些圖像紙并不能提供所要求的精度和準確度，尤其是無(wú)法滿(mǎn)足質(zhì)量和調整報告的要求。同時(shí)人們對這些圖紙數據的解釋也可能會(huì )導致錯誤的產(chǎn)生。

    電子數據記錄儀就克服了這樣的不足，通過(guò)自動(dòng)收集數據，然后再以數字化的模式存儲起來(lái)。但是大部分的儀器都是單獨的，必須要有人定期來(lái)收集這些數據，然后通過(guò)人工把這些數據轉到主機，歷史數據記錄儀或者其它應用的領(lǐng)域。

    要想隨時(shí)隨地的提供信息資料，以便有更充足的時(shí)間來(lái)改正錯誤，客戶(hù)需要一種不同的方案。

    先期準備

    毫無(wú)理由地替代已經(jīng)證實(shí)可行的一項技術(shù)是非常有難度的，除非這種替代和改變可以帶來(lái)我們想要的優(yōu)點(diǎn)，一種理想的技術(shù)方案應能提供下列功能： 

    ·  準確可靠的數據收集；

    ·  維護費用的降低—無(wú)需浪費錢(qián)財前往現場(chǎng)以更換紙筆；

    ·  數據收集的間隔很容易安排以適應您的應用要求；

    ·  實(shí)時(shí)遠程獲取當前數據；

    ·  簡(jiǎn)便的安裝，設置和操作 ；

    ·  一個(gè)靈活的數據傳輸系統，包括以網(wǎng)絡(luò )為基礎進(jìn)行監測的能力或者同現有的公司應用和數據庫進(jìn)行整合的能力；

    ·  支持多種測量形式，比如差壓液位、雷達、壓力和溫度等。

    無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案

    今天無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以使我們進(jìn)行數據的遠程監測和傳輸，這就克服了傳統圖表記錄儀的許多不足。

    方法很簡(jiǎn)單： 一個(gè)裝備有無(wú)線(xiàn)通訊裝置的數據測量?jì)x表把測量到的數據遠距離傳輸到附近的無(wú)線(xiàn)發(fā)射塔，通過(guò)這些發(fā)射塔數據經(jīng)由標準的通訊網(wǎng)絡(luò )傳輸到中心服務(wù)器。這樣，用戶(hù)只要聯(lián)網(wǎng)，就可以輕松而且隨時(shí)隨地地通過(guò)網(wǎng)絡(luò )瀏覽器來(lái)獲取這些服務(wù)器上的數據。

               

          無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以更快，更簡(jiǎn)單，比用傳統的圖表記錄儀手工收集數據成本更低

    數據可以按照您設定的間隔自動(dòng)進(jìn)行收集和傳輸，不受人為因素的干擾。操作員和其它人員可以及時(shí)看到測量的數值，而且這種數字化的數據便于閱讀、儲存以及和其它數據庫進(jìn)行結合。

    由于大多實(shí)時(shí)方案都使用了無(wú)線(xiàn)通訊和網(wǎng)絡(luò )通訊設施，所以不久的將來(lái)就可以很簡(jiǎn)單地進(jìn)行設置并添加一些監測點(diǎn)。這些電子儀器和其它的一些部件比使用圖表記錄儀的故障率低，同時(shí)也支持多種測量類(lèi)型。

    技術(shù)方案的組成部件

    這種無(wú)線(xiàn)的自動(dòng)圖表記錄的技術(shù)方案包括以下三個(gè)主要部分：

   （1）用來(lái)通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)獲取和傳輸數據的本地測量?jì)x表。

   （2）用來(lái)把數據從收集地點(diǎn)傳輸到中心數據服務(wù)器的手機和陸地電話(huà)網(wǎng)絡(luò )以及互聯(lián)網(wǎng)。

   （3）用來(lái)給用戶(hù)隨時(shí)提供數據的基于網(wǎng)絡(luò )的監測接口。

    下面讓我們詳細的了解每一個(gè)部分。

    技術(shù)方案組成部分——儀表

    這些以前由圖表記錄儀獲取的測量數據現在通過(guò)數字化的方式和無(wú)線(xiàn)通訊儀表被存儲在網(wǎng)絡(luò )中。盡管這些儀表使用的是本地有線(xiàn)電源，但是也使用能量效率高的模式，這主要是使用一些利用太陽(yáng)能電池板充電的電池，這就使得安裝工作更容易了。
除了這些無(wú)線(xiàn)能力和其它可選的集成電源之外，這些儀表還使用同有線(xiàn)設備一樣的測量技術(shù)，因而也能處理各種各樣的數據類(lèi)型，包括壓力、溫度、液位、流量、分析數據等。

    “智能”儀表還能夠傳輸設備診斷信息以確保測量數據的有效性，從而有助于預防性維護，包括監測電池狀況，對諸如阻塞或者凍結的導壓管線(xiàn)，臟污的探頭或者漂移的傳感器等典型的維護問(wèn)題提供早期的預測。

    艾默生推出的Rosemount 753R遠程網(wǎng)絡(luò )監測指示器可以對自動(dòng)液位、壓力、溫度和分析類(lèi)數據收集進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，它可以和性能優(yōu)良的整個(gè)Rosemount HART系列儀表結合使用，同時(shí)也可以和基于網(wǎng)絡(luò )的監測接口結合使用。

    產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)： 

    ·  先進(jìn)的電源管理，電池壽命無(wú)需太陽(yáng)能充電時(shí)可長(cháng)達37天，太陽(yáng)能充電后根據使用情況可以長(cháng)達2~6年；

    ·  提供狀態(tài)報警，以確保設備處于良好的工作狀態(tài)；

    ·  當儲罐容量過(guò)低或者當管道壓力高于或低于要求的閥值時(shí)，儀表就會(huì )報警；

    ·  為多至400個(gè)讀數提供數據緩存，外加儲存轉發(fā)協(xié)議，這樣所有的數據都可以傳輸了；

    ·  可編程數據的收集和傳輸間隔（每十五分鐘或根據例外決定）可以按照用戶(hù)的要求進(jìn)行數據收集的調整。

    技術(shù)方案組成部分——網(wǎng)絡(luò )

    公共GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò )具有的覆蓋面以及對GPRS數據傳輸技術(shù)的支持，使得這種自動(dòng)圖表記錄儀成為以無(wú)線(xiàn)方式遠距離收集和傳送信息的理想方式。

    信息從這些蜂窩網(wǎng)絡(luò )系統通過(guò)公共電信網(wǎng)絡(luò )被傳輸到中心數據服務(wù)器，然后被儲存起來(lái)備用。全球用戶(hù)就可以使用通過(guò)安全網(wǎng)絡(luò )連接的瀏覽器來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這些信息。

    雖然在大多數情況下對于遠程數據采集而言這是最簡(jiǎn)便、最具成本效益的網(wǎng)絡(luò )，客戶(hù)還會(huì )遇到另外兩種類(lèi)型：

    ·  許多年來(lái)，油氣工業(yè)一直使用無(wú)線(xiàn)電臺通訊網(wǎng)絡(luò )來(lái)對遠距離的油井和管道進(jìn)行數據收集。隨著(zhù)今天技術(shù)的進(jìn)步，例如可以減少因干擾而產(chǎn)生的問(wèn)題的擴展頻譜無(wú)線(xiàn)通信。這些網(wǎng)絡(luò )仍然可以提供一種替代傳統圖表記錄儀的有效方法，尤其是在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )無(wú)法覆蓋的地區。

    ·  廠(chǎng)內圖表記錄儀也可以用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)代替。因為廠(chǎng)內傳輸的距離比較短，自組織網(wǎng)絡(luò )與基于蜂窩技術(shù)的網(wǎng)路相比是一個(gè)比較好的選擇。 

    技術(shù)方案組成部分——接口

    完整的技術(shù)方案包括一個(gè)用于通過(guò)安全網(wǎng)絡(luò )連接訪(fǎng)問(wèn)數據的用戶(hù)接口，這就像我們在線(xiàn)查看我們的銀行賬戶(hù)余額是一樣的。

    這些理想的接口還應該能夠：

    ·  當異常狀況警報發(fā)生時(shí)通知主要的操作人員和維護人員；
   
    ·  提供讀數和報警的歷史記錄；

    ·  允許用戶(hù)更改數據收集方式和傳輸間隔；

    ·  可以對測量?jì)x表進(jìn)行遠距離的組態(tài)和診斷；

    ·  提供加密和用戶(hù)識別功能以保護數據；

    ·  支持數據向其它程序的輸出，例如excel文檔或者歷史數據記錄儀，以用來(lái)繪制圖表、查看趨勢和進(jìn)行報告。

    艾默生完整的集成監測方案包括基于網(wǎng)絡(luò )的安全的iTraX?用戶(hù)接口。iTraX可以讓用戶(hù)監測過(guò)程變量，對變送器進(jìn)行設置，也可以通過(guò)電子郵件和傳呼的方式來(lái)接收報警。接口和數據由中央服務(wù)器進(jìn)行管理，以便可以在全球任何地方進(jìn)行安全訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)也具有更高的安全性能，更簡(jiǎn)捷的系統升級，和便于管理的文件備份。當然，把數據傳輸給共同的數據庫也成為可能。

   總結

    傳統的圖表記錄儀雖“經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明”，但是維護費用高昂，而且它記錄的信息等到到達控制室時(shí)已然過(guò)期。而且測量的準確性和儀表的可靠性也達不到如今操作的要求。

    有了無(wú)線(xiàn)技術(shù)，現在就可以將利用紙張的機械圖表記錄儀用自動(dòng)化的數字技術(shù)方案來(lái)代替，以獲取實(shí)時(shí)數據并進(jìn)行報告。
    一個(gè)完全集成的無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案包括用來(lái)收集和傳輸可靠數據的儀表，根據需要傳送數據的網(wǎng)絡(luò )以及可以提供數據訪(fǎng)問(wèn)和管理的接口。對于現在仍然常見(jiàn)的圖紙記錄器的遠程應用，蜂窩網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)成為這種技術(shù)方案的一個(gè)重要組成部分。


                                                      ——轉自《自動(dòng)化博覽》