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   概述

    利用圖表記錄儀來監(jiān)測測量數(shù)據(jù)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(yuǎn)地區(qū)還會(huì)依然用到。

    雖然圖表記錄儀有簡易和成本小的優(yōu)點(diǎn)，但是它也有缺點(diǎn)：定期派人來更換紙質(zhì)圖表的高昂費(fèi)用以及在訪問間隔中無法獲知當(dāng)時(shí)信息等。

    在偏遠(yuǎn)地區(qū)傳統(tǒng)的圖表記錄儀是如何被無線儀器所取代的？或按照要求（如有必要可以按實(shí)時(shí)方式）來收集和傳送測量數(shù)據(jù)的？本文將做簡要介紹。

              

   
                圖表記錄儀利用筆與圖表紙來追蹤一個(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(shù)據(jù)資料的物理記錄，當(dāng)圖表紙通過一根或多根打印針時(shí)，針就會(huì)按照能夠代表這些數(shù)據(jù)的機(jī)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下來的線條表明變量隨時(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長的帶狀紙以線形方式從一個(gè)或者多個(gè)打印針下面通過以繪制圖像，繪成的紙張從記錄器的側(cè)面或者底部輸出，在記錄的整個(gè)過程可以不受干擾地自動(dòng)移動(dòng)，也就是說，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(shù)據(jù)以點(diǎn)的形式分布在一張圓形的紙張上，依據(jù)這樣的原理，圖紙每旋轉(zhuǎn)一周就可以收集到一張圖紙，同時(shí)開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(fèi)一些時(shí)間，比如一天或者一周。

    橫縱坐標(biāo)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，時(shí)間在此不計(jì)算為一個(gè)變量。

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

    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(tǒng)的儀器對于人們不斷提高效率和降低運(yùn)營成本的要求并沒有多大幫助。

    ·  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(jù)地點(diǎn)的遠(yuǎn)近，人力和來往的交通費(fèi)用將會(huì)相當(dāng)大。

    ·  當(dāng)前的數(shù)據(jù)在兩次檢查期間是無法獲得的，這就大大增加了操作人員對一些過程中出現(xiàn)的問題的反應(yīng)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(xiàn)問題而導(dǎo)致無法工作。在出現(xiàn)這種情況的時(shí)候，在下一次檢查之前問題是無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)。

    ·  收集數(shù)據(jù)僅僅是個(gè)開始，數(shù)據(jù)的分析，報(bào)告的形成，數(shù)據(jù)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說，這些“額外的工作”必須要手動(dòng)完成而且花費(fèi)更大。

    ·  打印針和這些圖像紙并不能提供所要求的精度和準(zhǔn)確度，尤其是無法滿足質(zhì)量和調(diào)整報(bào)告的要求。同時(shí)人們對這些圖紙數(shù)據(jù)的解釋也可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

    電子數(shù)據(jù)記錄儀就克服了這樣的不足，通過自動(dòng)收集數(shù)據(jù)，然后再以數(shù)字化的模式存儲起來。但是大部分的儀器都是單獨(dú)的，必須要有人定期來收集這些數(shù)據(jù)，然后通過人工把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到主機(jī)，歷史數(shù)據(jù)記錄儀或者其它應(yīng)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)間來改正錯(cuò)誤，客戶需要一種不同的方案。

    先期準(zhǔn)備

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

    ·  準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)收集；

    ·  維護(hù)費(fèi)用的降低—無需浪費(fèi)錢財(cái)前往現(xiàn)場以更換紙筆；

    ·  數(shù)據(jù)收集的間隔很容易安排以適應(yīng)您的應(yīng)用要求；

    ·  實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取當(dāng)前數(shù)據(jù)；

    ·  簡便的安裝，設(shè)置和操作 ；

    ·  一個(gè)靈活的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行監(jiān)測的能力或者同現(xiàn)有的公司應(yīng)用和數(shù)據(jù)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(dá)、壓力和溫度等。

    無線技術(shù)方案

    今天無線技術(shù)可以使我們進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和傳輸，這就克服了傳統(tǒng)圖表記錄儀的許多不足。

    方法很簡單： 一個(gè)裝備有無線通訊裝置的數(shù)據(jù)測量儀表把測量到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)礁浇臒o線發(fā)射塔，通過這些發(fā)射塔數(shù)據(jù)經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行姆?wù)器。這樣，用戶只要聯(lián)網(wǎng)，就可以輕松而且隨時(shí)隨地地通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器來獲取這些服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。

               

          無線技術(shù)可以更快，更簡單，比用傳統(tǒng)的圖表記錄儀手工收集數(shù)據(jù)成本更低

    數(shù)據(jù)可以按照您設(shè)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(shù)值，而且這種數(shù)字化的數(shù)據(jù)便于閱讀、儲存以及和其它數(shù)據(jù)庫進(jìn)行結(jié)合。

    由于大多實(shí)時(shí)方案都使用了無線通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)施，所以不久的將來就可以很簡單地進(jìn)行設(shè)置并添加一些監(jiān)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)也支持多種測量類型。

    技術(shù)方案的組成部件

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

   （1）用來通過無線技術(shù)獲取和傳輸數(shù)據(jù)的本地測量儀表。

   （2）用來把數(shù)據(jù)從收集地點(diǎn)傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)服務(wù)器的手機(jī)和陸地電話網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)。

   （3）用來給用戶隨時(shí)提供數(shù)據(jù)的基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測接口。

    下面讓我們詳細(xì)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(shù)據(jù)現(xiàn)在通過數(shù)字化的方式和無線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。
除了這些無線能力和其它可選的集成電源之外，這些儀表還使用同有線設(shè)備一樣的測量技術(shù)，因而也能處理各種各樣的數(shù)據(jù)類型，包括壓力、溫度、液位、流量、分析數(shù)據(jù)等。

    “智能”儀表還能夠傳輸設(shè)備診斷信息以確保測量數(shù)據(jù)的有效性，從而有助于預(yù)防性維護(hù)，包括監(jiān)測電池狀況，對諸如阻塞或者凍結(jié)的導(dǎo)壓管線，臟污的探頭或者漂移的傳感器等典型的維護(hù)問題提供早期的預(yù)測。

    艾默生推出的Rosemount 753R遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測指示器可以對自動(dòng)液位、壓力、溫度和分析類數(shù)據(jù)收集進(jìn)行無線通訊，它可以和性能優(yōu)良的整個(gè)Rosemount HART系列儀表結(jié)合使用，同時(shí)也可以和基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測接口結(jié)合使用。

    產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)： 

    ·  先進(jìn)的電源管理，電池壽命無需太陽能充電時(shí)可長達(dá)37天，太陽能充電后根據(jù)使用情況可以長達(dá)2~6年；

    ·  提供狀態(tài)報(bào)警，以確保設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)；

    ·  當(dāng)儲罐容量過低或者當(dāng)管道壓力高于或低于要求的閥值時(shí)，儀表就會(huì)報(bào)警；

    ·  為多至400個(gè)讀數(shù)提供數(shù)據(jù)緩存，外加儲存轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，這樣所有的數(shù)據(jù)都可以傳輸了；

    ·  可編程數(shù)據(jù)的收集和傳輸間隔（每十五分鐘或根據(jù)例外決定）可以按照用戶的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的調(diào)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(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的支持，使得這種自動(dòng)圖表記錄儀成為以無線方式遠(yuǎn)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(tǒng)通過公共電信網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)服務(wù)器，然后被儲存起來備用。全球用戶就可以使用通過安全網(wǎng)絡(luò)連接的瀏覽器來訪問這些信息。

    雖然在大多數(shù)情況下對于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集而言這是最簡便、最具成本效益的網(wǎng)絡(luò)，客戶還會(huì)遇到另外兩種類型：

    ·  許多年來，油氣工業(yè)一直使用無線電臺通訊網(wǎng)絡(luò)來對遠(yuǎn)距離的油井和管道進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。隨著今天技術(shù)的進(jìn)步，例如可以減少因干擾而產(chǎn)生的問題的擴(kuò)展頻譜無線通信。這些網(wǎng)絡(luò)仍然可以提供一種替代傳統(tǒng)圖表記錄儀的有效方法，尤其是在無線網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的地區(qū)。

    ·  廠內(nèi)圖表記錄儀也可以用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來代替。因?yàn)閺S內(nèi)傳輸?shù)木嚯x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)用于通過安全網(wǎng)絡(luò)連接訪問數(shù)據(jù)的用戶接口，這就像我們在線查看我們的銀行賬戶余額是一樣的。

    這些理想的接口還應(yīng)該能夠：

    ·  當(dāng)異常狀況警報(bào)發(fā)生時(shí)通知主要的操作人員和維護(hù)人員；
   
    ·  提供讀數(shù)和報(bào)警的歷史記錄；

    ·  允許用戶更改數(shù)據(jù)收集方式和傳輸間隔；

    ·  可以對測量儀表進(jìn)行遠(yuǎn)距離的組態(tài)和診斷；

    ·  提供加密和用戶識別功能以保護(hù)數(shù)據(jù)；

    ·  支持?jǐn)?shù)據(jù)向其它程序的輸出，例如excel文檔或者歷史數(shù)據(jù)記錄儀，以用來繪制圖表、查看趨勢和進(jìn)行報(bào)告。

    艾默生完整的集成監(jiān)測方案包括基于網(wǎng)絡(luò)的安全的iTraX?用戶接口。iTraX可以讓用戶監(jiān)測過程變量，對變送器進(jìn)行設(shè)置，也可以通過電子郵件和傳呼的方式來接收報(bào)警。接口和數(shù)據(jù)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)行安全訪問，同時(shí)也具有更高的安全性能，更簡捷的系統(tǒng)升級，和便于管理的文件備份。當(dāng)然，把數(shù)據(jù)傳輸給共同的數(shù)據(jù)庫也成為可能。

   總結(jié)

    傳統(tǒng)的圖表記錄儀雖“經(jīng)過實(shí)踐證明”，但是維護(hù)費(fèi)用高昂，而且它記錄的信息等到到達(dá)控制室時(shí)已然過期。而且測量的準(zhǔn)確性和儀表的可靠性也達(dá)不到如今操作的要求。

    有了無線技術(shù)，現(xiàn)在就可以將利用紙張的機(jī)械圖表記錄儀用自動(dòng)化的數(shù)字技術(shù)方案來代替，以獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行報(bào)告。
    一個(gè)完全集成的無線技術(shù)方案包括用來收集和傳輸可靠數(shù)據(jù)的儀表，根據(jù)需要傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)以及可以提供數(shù)據(jù)訪問和管理的接口。對于現(xiàn)在仍然常見的圖紙記錄器的遠(yuǎn)程應(yīng)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(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》