用于移动视频监控和泄漏报警的工业无线技术

发布时间：2016-07-29 来源：控制工程网

　　可靠的工业无线技术正被用于炼油厂的高带宽移动视频监控以及液化天然气（LNG）工厂的报警系统。工业无线网络已经改善了带宽、延迟以及可靠性，显著地扩大了潜在的应用。虽然工业物联网（IIoT）在带来激进变革过程方面的潜力具有足够的理由来进行大肆宣扬，但是IIoT在发展中也确实遇到一些障碍，包括将公共网络用于过程控制以及在安全方面关键应用上的谨慎是一直存在的，而且也是有道理的。
　　伴随着工业设施和服务供应商全力以赴应对IIoT的挑战，经过实用考验过的无线技术创新正在由客户应用最先进技术的需求和意愿不断向前推动着新技术与更多应用的融合，让工业无线的安全性、可靠性和效率都大为提升。工业无线的案例研究说明了其潜力。

自2013年以来，Samref就开始使用了霍尼韦尔的OneWireless网络，可以接入Wi-Fi客户端并实现了ISA100无线现场仪表的无线连接，能够从很难到达的位置获取测量值，使得那些之前认为不可行或者超出范围的区域内持续地可靠地运行。为了确保Samref的紧急指挥车摄像机可以获取有用的画面，控制室内的视频显示会被送到车载的无线掌上电脑计算机。 这会被坐在车里的人使用，还可以调整摄像机角度及放大。图片来源：霍尼韦尔

　　移动的画面
　　移动视频监控被用于沙特阿拉延布的Samref炼油综合设施中。从2013年开始，Samref就开始使用了一个无线网络，可以连接Wi-Fi客户端以及ISA100无线现场仪表用于从很难到达的地点获取测量值；这会让之前认为不可行或超出范围的区域内的工作连续并可靠的进行。
　　虽然部署无线闭路电视摄像机（CCTV）具有快速和性价比高的灵活性，但也不可能覆盖整个现场。坐在中央控制室内的人们可能最终看不到闯入、火情、爆炸或其他需要应急响应团队面对的事故。工厂管理者或运行总监两眼一抹黑，通常要依赖从现场团队传回的口头信息。要解决这个问题，Samref与一家工业无线网络供应商合作，一起为其应急指挥车部署了一套现场视频解决方案。
　　安装在指挥车顶的无线PTZ云台摄像机通过无线网络向控制室传送现场视频流。通过一台数字视频管理器CCTV监控显示器进行显示和记录。为了保证获取有用的画面，控制室的视频会回送到无线车载平板计算机上，这样驾驶员就可以调整摄像机的角度和放大画面。
　　使用Wi-Fi技术的时候有些重要的事情需要注意：1）带宽要支持高达每秒30帧的现场高清视频流。2）无线网状网络的可靠性是为炼油厂提供稳定的网络覆盖的重要保证。
　　每一台ISA100无线现场设备和每一台接入点（AP）都会自动发现临近的ISA100无线设备，并建立一条通讯路径。当一台设备或接入点出现故障的时候，网络会即时启动与另一个相邻设备的连接。该无线网络是自组织自我恢复的，提供一个牢靠的拥有多个冗余通讯路径的网络。
　　最快速的响应
　　在延迟方面，这种超过有线方式的可靠性结合了与有线方式类似的性能，这对于安全和规范应用至关重要。
　　一家领先的综合LNG企业与一家工业无线网络供应商合作，在其管理区域内为一个气体泄漏报警系统提供通讯。规定要求在检测到泄漏后的3秒之内要进行报警，同时必须触发可听的（喇叭）和可见的（信号灯）元素。包括检测器、变送器、鸣响器和信号灯在内的现场组件必须通过线路独立供电。关键的因素包括：
　　1.快速响应时间：ISA100无线系统支持的250毫秒的延时。为了保证3秒钟的响应时间，系统被配置成传感器仅仅与接入点（而不是使用其他传感器作为中继器）进行通讯，原因是接入点提供了近乎实时的性能，即100毫秒延时。
　　2.系统组件：系统依赖现场设备AP、无线设备管理器（WDM）系统及网关、以及启动可听可见的报警的输入/输出（I/O）变送器。
　　3.冗余：系统同时包括两个WDM为安全可编程控制器(PLC)提供冗余接口。柱装的喇叭和信号灯具有太阳能供电板以及缓冲电池来提供电源（独立于线路供电）。

每一台ISA100无线现场设备和每一台思科Aironet 1552S接入点都会自动发现临近的ISA100无线设备，并与之建立一条通讯路径。霍尼韦尔的OneWireless网络是自组织自我恢复的，可提供一个牢靠的拥有多个冗余通讯路径的网络。

　　在测试中，系统实现了严格的周期时间的要求：从有毒气体检测器到气体分析仪和系统面板，通过几个转换器，到Modbus主机的远程测控终端（RTU）以及WDM，在最终通过无线I/O变送器之前，激活时间仅仅为2.9秒，此时所有的喇叭和信号灯就会同时启动。
　　并不是每个无线网络面对这些应用的时候都可以满足最大延迟的要求。精准的网络设计对于确保满足要求的响应时间是至关重要的。
　　便携式气体探测
　　现有的工业无线技术正在靠近与IIoT相关的功能性。便携式气体探测和搜集可以使用无线方式与那些在现场各处的人员所携带的人身安全设备进行通讯，并经过配置检测多种气体或低氧气水平，以及在检测到气体、标定故障或电量不足的情况下报警（在设备上以及控制室内）。这些报警也会自动触发，并发给用户提醒和文字信息，使其返回基地。
　　当检测到气体时，报警及文字信息会提醒所有其他人聚集到集合站。系统会在控制室的屏幕上显示移动人群的轨迹并给操作人员提供任何故障的提示，来决定移动到集合区域还是原地不动。电子邮件、文字信息以及其他提示方式通过配置会实时提醒工厂管理者们和其他与事件相关的人员。
　　系统为人员的位置和移动提供了实时的画面，并且在泄漏事件或事故发生的时候启动智能的主动响应。它会自动记录事故以及日常的移动，用于合规目的，减少规定带来的负担。
　　工业无线应用使用安全的、可靠的、经过现场验证的技术，正在越来越适合IIoT要求的自动化和实时信息的水平。用户的想象力将推动更多创新应用的出现。（作者：Diederik Mols）