基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘要：原油脫水是石油存儲(chǔ)、生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，為解決原油罐群脫水生產(chǎn)效率低與集中監(jiān)控困難的問題，本文設(shè)計(jì)研究了一套基于zigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)。針對(duì)原油罐群分散較難集中監(jiān)控的問題，采用zigBee與GPRS兩種組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)原油罐群的集中監(jiān)控；針對(duì)一般自動(dòng)脫水器無法實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門開度的精確控制，設(shè)計(jì)了仿人操作的脫水控制流程以及基于非線性PID的閉環(huán)控制器對(duì)閥門開度的精確控制，實(shí)現(xiàn)了可靠、精確、平滑的脫水過程。通過現(xiàn)場的安裝測試，系統(tǒng)完全滿足原油罐群脫水的要求，提高了原油罐群脫水的生產(chǎn)效率與可靠性。

關(guān)鍵詞：原油脫水；ZigBee；GPRS；非線性PID

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003 6970.2016.05.026

本文著錄格式：趙淑娟.基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].軟件，2016，37（5）：105-110

0.引言

在原油的存儲(chǔ)與生產(chǎn)過程中，脫水是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。安全、可靠、高效的原油智能脫水系統(tǒng)一直是原油生產(chǎn)過程中研究的重要課題。經(jīng)過一定處理后的原油在靜置的過程中，由于原油的密度小于水的密度，油會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，水會(huì)向下沉降。脫水過程就是將沉降在油罐底部的水放走，以達(dá)到油水分離的目的。石油化工企業(yè)儲(chǔ)油罐群的脫水，經(jīng)歷了從人工現(xiàn)場看管使用手動(dòng)閥門切水到利用油水界面檢測的傳感器和微控制器組成的自動(dòng)脫水器進(jìn)行脫水的歷程。人工切水，由于人的主觀因素容易“跑油”，可靠性與生產(chǎn)效率低；一般的自動(dòng)脫水系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門開度的精確控制，對(duì)罐群較難實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

本文基于無線通信技術(shù)，結(jié)合傳感器技術(shù)，研究設(shè)計(jì)基于ZigBee和GPRS的原油智能脫水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)原油罐群的集中監(jiān)控，以及對(duì)閥門開度的精確控制從而實(shí)現(xiàn)平滑的脫水過程。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

石油化工企業(yè)儲(chǔ)油罐群的分布具有一定的分散性，GPRS技術(shù)與ZigBee技術(shù)的結(jié)合延伸了原有無線通信的距離，為原油罐群脫水的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控提供了很好的解決方案。把一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有儲(chǔ)油罐的脫水器作為一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，或者把一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)的罐群劃分為若干個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。各原油智能脫水器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息通過各個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中具有網(wǎng)關(guān)功能的原油智能脫水器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯聚后，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可通過Internet對(duì)每個(gè)原油智能脫水器進(jìn)行控制和參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。