利用物理定位 成就智能化工廠(chǎng)

    有用資源的遠程鑒定已經(jīng)引起了人們極大的興趣，這要特別感謝沃爾瑪的射頻識別（RFID）計劃。改進(jìn)的工業(yè)技術(shù)曾幫助很多企業(yè)迅速識別、追蹤關(guān)鍵資源，從而改進(jìn)站點(diǎn)的運營(yíng)效率、安全性以及員工安全。

    制造商在選擇最適當的技術(shù)時(shí)必須考慮以下幾個(gè)因素：基礎設施要求、檢測范圍、檢測精度、可靠性、帶有RFID電子標簽的電池壽命、更新速率和成本。此外，還需考慮下列幾項技術(shù)。
Wi-Fi。 Wi-Fi系統使用電池驅動(dòng)的電子標簽和現有產(chǎn)品訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)，非常適用于室外和室內環(huán)境下需要大致定位信息的應用，也適合于擁有現有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )的工廠(chǎng)。

    脈沖為5.8 GHz的主動(dòng)式射頻識別（RFID）。 這款精確的定位系統非常適合于要求苛刻的多路室外或室內環(huán)境。該系統多年電池驅動(dòng)的電子標簽發(fā)出ISM頻段5.8 GHz的脈沖信號，由接收器捕獲。
超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（UWB）。UWB也是一款精確的定位系統，旨在確定要求苛刻的多路室外或室內環(huán)境中的有用資源，多年電池驅動(dòng)的電子標簽發(fā)出高頻（6-8GHz）脈沖信號，由接收器捕獲。UWB使用的頻率范圍在全球還未統一。

    全球定位系統（GPS）。GPS不需要基礎設施，由多個(gè)接收器組成，這些接收器通過(guò)測量各自間的距離或者測量三個(gè)及更多GPS衛星間的距離進(jìn)行定位。

    部分解決方案可以將UWB、Wi-Fi、主動(dòng)式RFID和GPS集成到一個(gè)平臺中。除此以外，它還具有一些其它的先進(jìn)特性：將RFID電子標簽和GPS裝置與設備或人員進(jìn)行連接，創(chuàng )建可以觸發(fā)自動(dòng)通知的業(yè)務(wù)規則，創(chuàng )建查詢(xún)報告和查看報告。

    實(shí)時(shí)定位數據與整個(gè)過(guò)程知識系統的整合使用戶(hù)（從現場(chǎng)操作員到管理人員）更深入地了解整個(gè)操作過(guò)程。這使得工廠(chǎng)又向“智能化”邁進(jìn)了一步。

圖1 制造商為應用選擇最適當的定位系統時(shí)必須考慮的幾個(gè)因素

    “第三只眼”無(wú)線(xiàn)技術(shù)介入油罐區

    罐區監控成為制造廠(chǎng)面臨的巨大挑戰，無(wú)論是暴露在外的員工或是危險環(huán)境，還是從遠處監控罐內液面，但工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供了優(yōu)化這些工作、提高整體效率的機會(huì )。油罐可以位于距煉油廠(chǎng)500英尺至2英里以外的任何地點(diǎn)，這對于需要監控運營(yíng)過(guò)程的公司而言是一個(gè)巨大的挑戰。傳統上，公司要安排至少兩名操作人員解決這一問(wèn)題，一名在現場(chǎng)，另一名在控制室。這樣經(jīng)常會(huì )有安全風(fēng)險，影響監控的實(shí)施。

    公司解決此問(wèn)題的方法之一就是部署有線(xiàn)監控系統。由于許多罐區屬于爆炸危險區，工人們禁止使用未標有本質(zhì)安全的電子設備和配線(xiàn)。對于常規配線(xiàn)，公司預計支付約每英尺25美元至40美元；對于本質(zhì)安全的配線(xiàn)，成本大致為每英尺80美元至100美元。

    但是，無(wú)線(xiàn)基礎設施可以提供更經(jīng)濟、更有效的替代品。

    經(jīng)濟、有效、安全

    無(wú)線(xiàn)替代品降低了安裝成本，無(wú)須安裝任何配線(xiàn)或導線(xiàn)管，對廠(chǎng)商而言易于實(shí)施，對操作人員而言?xún)r(jià)格更低，干擾更少。

    無(wú)線(xiàn)運營(yíng)本身也實(shí)現了增值，公司可以更輕松地追蹤庫存，提高吞吐量，優(yōu)化運營(yíng)。例如，公司可以實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)罐內液位信息，遠勝于僅依賴(lài)現場(chǎng)操作人員提供不連續的資料，然后手動(dòng)呼叫控制室操作人員。

    此外，使用手動(dòng)檢查的工廠(chǎng)僅能部分填充油罐，以避免溢出的危險。無(wú)線(xiàn)儀器使操作人員更準確地監控液位，并由此提高吞吐量，亦無(wú)須擔心溢出問(wèn)題。最終，提高了安全性，提升了效率。
無(wú)線(xiàn)解決方案在危險區最明顯的優(yōu)勢在于它大大減少了工作人員以十分危險的方式親自去現場(chǎng)監控數據點(diǎn)的幾率。更少的配線(xiàn)就意味著(zhù)更少的致命火星，火星會(huì )引燃易燃蒸汽，對公司的工廠(chǎng)、員工和周?chē)貐^造成極大的損害。

    實(shí)際應用

    無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以保護在易爆環(huán)境下進(jìn)行危險工作的員工，并使工廠(chǎng)更加符合政府與行業(yè)法規。

    例如，一家制藥公司一直在尋找一種更好地監控酒精罐液位的方法，以降低員工的安全風(fēng)險。以前的測量方法需要員工沿狹窄的樓梯走到存儲罐的頂部，打開(kāi)6英寸的罐口，將量尺插到酒精中。

    有線(xiàn)解決方案則需要300至400英尺線(xiàn)纜或導線(xiàn)管，這無(wú)疑是一個(gè)非常昂貴的方案。這樣就更需要一款無(wú)線(xiàn)解決方案，它需要包括一個(gè)位于距存儲罐300碼處的無(wú)線(xiàn)基地，存儲罐上需帶有可以顯示酒精高度的壓力傳送器。數據被傳送到一個(gè)可編程邏輯控制器（PLC）中，員工可以實(shí)時(shí)觀(guān)看。

    此新系統降低了員工和環(huán)境的安全風(fēng)險。如今，該公司排放到空氣中的酒精氣體減少了，因為員工不再需要親自打開(kāi)酒精罐進(jìn)行測量了。

    新無(wú)線(xiàn)系統的效率使客戶(hù)進(jìn)一步探索其它用途，如將無(wú)線(xiàn)技術(shù)引入到工廠(chǎng)實(shí)際過(guò)程中，無(wú)線(xiàn)應用也可以排除混亂，縮短員工維護整個(gè)區域所需的時(shí)間。該區域的線(xiàn)纜和導線(xiàn)管大幅減少，更易于清理，同時(shí)清除了聚積污垢和灰塵的區域。

    戰略投資

    監控罐內液位有助于確保用于財務(wù)報告、生產(chǎn)計劃及時(shí)間安排的數據的準確性。不準確的測量可能導致容量使用不理想、賬目錯誤甚至發(fā)生溢出等環(huán)境事件。最理想的解決方案包括在工廠(chǎng)范圍內對無(wú)線(xiàn)基礎設施進(jìn)行驗證性測量，以提高經(jīng)營(yíng)績(jì)效并節省成本。

圖2   OneWireless 罐區解決方案——一臺XYR 6000發(fā)射器與一臺霍尼韋爾Enraf SmariRadar測量?jì)x通信