一、項目背景和挑戰：

  中國某煉廠(chǎng)計劃修建的低溫乙烯運輸管線(xiàn)，總長(cháng)約7650米，連接裝卸碼頭和低溫罐區。運輸管線(xiàn)的管道外徑為325mm、壁厚4.5mm，材質(zhì)為304碳鋼，保溫層厚230mm。乙烯運輸溫度要求范圍為-150℃至-100℃。為確保管線(xiàn)運輸正常工作、避免事故發(fā)生，需要對管線(xiàn)溫度實(shí)時(shí)監測。管線(xiàn)兩端約500米各有一個(gè)溫度測點(diǎn)，其他測點(diǎn)分布為平均每隔1公里一個(gè)溫度測點(diǎn)。管線(xiàn)溫度數據要求傳輸至低溫罐區控制室DCS控制系統，實(shí)現集中、實(shí)時(shí)監測。

  如果采用常規的有線(xiàn)方案，實(shí)現7.6公里管線(xiàn)每個(gè)1公里一個(gè)溫度測點(diǎn)的監測，非常困難。首先是數公里外的溫度信號傳輸至DCS控制室，信號衰減已經(jīng)非常弱，不能正常測量。如FF基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)主干和分支的總長(cháng)度也不能超過(guò)1.9公里（通信速率為31.25kbps），Modbus RS485通訊的距離最遠也在1.2公里左右（9.6kbps 傳輸速度），Profibus DP/ PA的通訊距離同樣在1.9公里的范圍內，因此也很難用有線(xiàn)的方式來(lái)實(shí)現。如果采用光纜通訊，那么每個(gè)測點(diǎn)出都需要光電轉換接口等附件，不僅設備昂貴，而且工程實(shí)施困難，通訊很容易因為故障點(diǎn)或光纜損壞而中斷，而且后期維護費用高，維護工作量大。

二、無(wú)線(xiàn)方案的配置：

  采用Honeywell的OneWireless工業(yè)無(wú)線(xiàn)解決方案，無(wú)需安裝電纜、橋架和接線(xiàn)，非常容易就可以實(shí)現對乙烯管線(xiàn)的監測。低溫乙烯運輸管線(xiàn)的溫度測點(diǎn)共7點(diǎn)如圖所示，分別位于離罐區DCS控制室1000米處T1、1850米處（高位）T2、2850米處T3、3850米處T4、4850米處（高位）T5、5950米處T6、6950米處T7。其中T2和T5是關(guān)鍵測點(diǎn)。其中T1和T7采用有線(xiàn)溫度變送器，T2、T3、T4、T5、T6測點(diǎn)采用無(wú)線(xiàn)溫度變送器。

  安裝在管線(xiàn)溫度測點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)變送器同多功能節點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊；多功能節點(diǎn)之間無(wú)線(xiàn)通訊構建mesh無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)。位于低溫罐區的多功能節點(diǎn)M1做為網(wǎng)關(guān)，把所有數據同時(shí)傳輸至罐區DCS控制系統，進(jìn)行數據集成。該項目的網(wǎng)絡(luò )通訊拓撲結構如下：

  3臺多功能節點(diǎn)構建快速通訊的無(wú)線(xiàn)mesh主干網(wǎng)絡(luò )。安裝位置為：M1低溫罐區DCS控制室屋頂（外部供電）、 M2離罐區控制室1000米處（外部供電）、M3離碼頭控制室700米處（碼頭控制室供電）。都配置20dbi定向板狀高增益天線(xiàn)，帶有防雷端子。

  這個(gè)無(wú)線(xiàn)mesh主干網(wǎng)，自組織、自愈合，最快通訊速度可以達到54Mbps，為構建冗余的多路徑通訊，可以考慮增加更多的多功能節點(diǎn)。這個(gè)主干網(wǎng)絡(luò )支持多種無(wú)線(xiàn)應用，即不僅可以支持同無(wú)線(xiàn)變送器的通訊，而且支持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)工作站，運行維護人員可以在任何一個(gè)測點(diǎn)的現場(chǎng)通過(guò)移動(dòng)工作站瀏覽DCS里的畫(huà)面和信息，實(shí)現現場(chǎng)作業(yè)。這個(gè)多功能的無(wú)線(xiàn)mesh網(wǎng)絡(luò )也支持無(wú)線(xiàn)視頻通訊、即時(shí)定位、管道和儲罐腐蝕監測，以及其它Wi-Fi無(wú)線(xiàn)通訊。這個(gè)無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )也支持多種通訊協(xié)議的符合ISA100 國際標準的現場(chǎng)儀表，如HART、FF、4-20mA、Profibus等等。

  無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通過(guò)多功能節點(diǎn)M1把數據集成到罐區的DCS控制系統中。采用標準的通訊協(xié)議：Modbus TCP，或Modbus RS485/232或OPC或HART。本項目采用Modbus RS485 同控制系統數據集成。

  該項目中T2至T6共5臺無(wú)線(xiàn)溫度變送器安裝在管架正上方1米高的抱柱上，采用20dbi定向板狀高增益天線(xiàn)（傳輸距離遠、安裝隱蔽）實(shí)現遠程通訊，而且都配有防雷端子。其中T2用2個(gè)天線(xiàn)，可實(shí)現冗余通訊路徑。溫度變送器的測溫元件采用PT100 外貼式熱電阻，導線(xiàn)直接接入無(wú)線(xiàn)溫度變送器。每臺無(wú)線(xiàn)溫度變送器配置1個(gè)熱電阻：材質(zhì)316不銹鋼、溫度范圍-150℃至-100℃，長(cháng)度350mm

  Honeywell公司的解決方案也為項目配置一個(gè)管理軟件平臺（服務(wù)器），安裝在罐區控制室，完成如下功能：可視化監測無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通訊狀態(tài)；支持無(wú)線(xiàn)變送器在線(xiàn)遠程組態(tài)；負責無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的診斷和安全管理；

  這個(gè)無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )采用2.4GHz公用波段跳頻（ISM），自組織、自愈合；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊遲延短；無(wú)線(xiàn)變送器自恢復速度快；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的規模靈活，安裝方便；無(wú)線(xiàn)設備有國家無(wú)線(xiàn)電委員會(huì )的核準。Honeywell的無(wú)線(xiàn)變送器的刷新速度可以設定為1秒、5秒、10秒、30秒；無(wú)線(xiàn)溫度變送器可以同時(shí)隔爆和本安。無(wú)線(xiàn)變送器的電池壽命可預測，常溫下，1秒刷新時(shí)為4.5年；5秒時(shí)為10年。該項目的設備清單如下：

序號	名稱(chēng)	型號	數量
1	無(wú)線(xiàn)多功能節點(diǎn) （帶電源轉換模塊）	WNMS-M00000-W00000-F00000-PM-XXXX	3
2	無(wú)線(xiàn)溫度變送器	STTW400-000-0000-V0000-XD,MB,1C-XXXX	5
3	表面式熱電阻PT100	PT100	7
4	無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )管理平臺：軟件25點(diǎn)	SP	1
5	工作站	DELL D630工作站、2G內存、160G固態(tài)硬盤(pán)	1
6	無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )授權設備	XSK00	1