當談到石化產業的流程自動化時，人們通常認為生產是複雜的，這意味著由於自動化過程控制系統，可以實現的一切都是自動化的。 其實不完全是這樣。
石化產業的自動化程度確實相當高，但這涉及核心製程，其中自動化和人為因素的最小化至關重要。 由於自動化製程控制解決方案的成本很高，所有相關流程都不是自動化的，而是手動執行的。 因此，員工每隔幾個小時手動檢查一次該管道是否適當加熱、所需的開關是否打開、閥門是否縮回、軸承的振動水平是否正常 - 這是正常的。
大多數非關鍵流程不是自動化的，但這可以使用物聯網技術而不是自動化流程控制系統來完成。
不幸的是，這裡存在一個問題 - 石化行業的客戶與鋼鐵開發商本身之間的溝通存在差距，鐵開發商本身沒有石油和天然氣行業的客戶，因此無法收到有關設備使用要求的信息在腐蝕性、爆炸性區域、惡劣的氣候條件下等。
在這篇文章中，我們將討論這個問題以及如何解決它。
石化產業的物聯網
為了檢查一些參數，我們使用走查方式對非關鍵安裝組件進行目視和觸覺檢查。 常見問題之一與蒸氣供應有關。 蒸汽是許多石化過程的冷卻劑，它通過長管道從加熱裝置供應到最終節點。 應該考慮到我們的工廠和設施位於相當惡劣的氣候條件下，俄羅斯的冬天很嚴酷，有時一些管道開始結冰。
因此，依規定，必須有專人每小時巡查一次，測量管線溫度。 就整個工廠的規模而言，這是一大群人，他們幾乎什麼都不做，只是走來走去，觸摸管道。
首先，不方便：氣溫較低，要走很遠的路。 其次，以這種方式不可能收集、尤其是使用有關過程的資料。 第三，成本高昂：所有這些人都必須做更多有用的工作。 最後，人為因素：溫度測量的準確度如何，這種情況發生的頻率如何？
這只是工廠和安裝經理非常關心盡量減少人為因素對技術流程的影響的原因之一。
這是第一個關於物聯網在生產中可能使用的有用案例研究。
二是振動控制。 該設備有電動機，必須進行振動控制。 目前，它以相同的方式進行，手動 - 每天一次，人們四處走動並使用特殊儀器測量振動水平，以確保一切正常。 這又浪費時間和人力資源，又浪費人為因素對此類輪次的正確性和頻率的影響，但最重要的缺點是您無法使用此類數據，因為實際上沒有數據可供處理和處理。不可能會根據狀況繼續維修動態設備。
現在這是該行業的主要趨勢之一——從日常維護過渡到基於狀態的維護，透過適當的組織，維護設備運行時間的主動和詳細記錄並對其當前狀態進行全面控制。 例如，當需要檢查泵浦時，您檢查它們的參數，發現在此期間泵浦 A 已成功累積了維修所需的引擎小時數，但泵浦 B 尚未達到，這意味著它不能還沒有服務，太早了。
一般來說，就像汽車每15公里更換一次機油一樣。 有些人可以在六個月內完成此任務，有些人則需要一年，有些人則需要更長的時間，這取決於特定汽車的使用活躍程度。
泵也是如此。 另外，還有第二個變數會影響維護需求 - 振動指示器的歷史記錄。 假設振動歷史記錄正常，泵浦也尚未工作，這意味著我們還不需要對其進行維修。 如果振動歷史不正常，那麼即使沒有運行時間也必須對此類泵浦進行維修。 反之亦然 - 具有良好的振動歷史，如果工作時間已完成，我們將對其進行維修。
如果您考慮到所有這些因素並以這種方式進行維護，您可以將動態設備的維修成本降低 20% 甚至 30%。 考慮到生產規模，這些數字非常重要，而且不會造成品質損失，也不會影響安全水準。 這是在企業中使用 IIoT 的現成案例。
現在還有許多櫃檯可以手動收集資訊（「我去了，看了，然後寫下來」）。 在線上提供所有這些服務，即時查看正在使用什麼以及如何使用，也更有效率。 這種方法將極大地幫助解決能源使用問題：例如，了解確切的消耗數據，您可以在早上向管道 A 供應更多蒸汽，在晚上向管道 B 供應更多蒸汽。 畢竟，現在加熱站建設的餘裕很大，以便準確地為所有零件提供熱量。 但你可以不使用儲備來建設，而是明智地優化資源分配。
這是一個流行的數據驅動決策，決策是基於對已收集數據的全面研究而做出的。 雲端和分析如今特別受歡迎；在今年的開放創新大會上，有許多關於大數據和雲端的討論。 每個人都準備好處理大數據、處理它、儲存它，但首先必須收集資料。 這方面的討論就比較少了。 如今，硬體新創公司很少。
第三個物聯網案例是人員追蹤、周界導航等。 我們用它來追蹤員工的行動並監控限制區域。 例如，某些工作正在該區域進行，在此期間不應有陌生人進入，並且可以即時進行視覺控制。 或者巡線員去檢查泵，並且已經在泵旁邊呆了很長時間並且不動 - 也許這個人已經身體不適並需要幫助。
關於標準
另一個問題是沒有整合商準備好為工業物聯網提供解決方案。 因為這方面目前還沒有既定的標準。
例如，家裡的情況：我們有一個 wifi 路由器，您可以為智慧家居購買其他東西 - 水壺、插座、IP 攝影機或燈泡 - 將它們全部連接到現有的 wifi，一切都會正常工作。 它肯定會起作用，因為 wifi 是所有定制的標準。
但在企業解決方案領域，這種流行程度的標準並不存在。 事實上，組件基礎本身最近變得可以負擔得起，這使得這種基礎上的硬體能夠與人力資源競爭。
如果我們目視比較，數字將大致相同。
一個工業用自動化控制系統感測器的成本約為 2000 美元。
一個LoRaWAN感測器的價格為3-4千盧布。
10 年前只有自動化製程控制系統，沒有替代方案，LoRaWAN 於 5 年前出現。
但我們不能只在整個企業中採用和使用 LoRaWAN 感測器
技術選型
有了家庭無線網絡，一切都清晰了，有了辦公設備，一切都差不多。
業界在物聯網方面尚無流行且常用的標準。 當然，公司自己制定了許多不同的行業標準。
以無線 HART 為例，它是由艾默生公司的人製造的 - 也是 2,4 GHz，幾乎相同的 wifi。 這種點對點覆蓋的面積為50-70公尺。 當你想到我們的裝置面積超過了幾個足球場的大小時，你會感到悲傷。 在這種情況下，一個基地台可以自信地為多達 100 台設備提供服務。 我們現在正在建立一個新的裝置；在初始階段，已經有 400 多個感測器。
然後是蜂窩運營商提供的 NB-IoT（窄帶物聯網）。 再說一遍，不用於生產——首先，它太貴了（運營商按流量收費），其次，它對電信運營商形成了太強的依賴。 如果您需要在掩體等沒有通訊的場所安裝此類感測器，並且需要在那裡安裝額外的設備，您將必須聯繫運營商，並支付一定費用，並且執行訂單的截止日期不可預測。具有網路的物件。
網站上不可能使用純wifi。 甚至家庭頻道在 2,4 GHz 和 5 GHz 上都被堵塞，我們的生產場地擁有大量感測器和設備，而不僅僅是每間公寓有幾台電腦和手機。
當然，有健全品質的專有標準。 但當我們建立一個包含許多不同設備的網路時，這不起作用，我們需要一個單一的標準，而不是某種封閉的標準，這會讓我們再次依賴一個或另一個供應商。
因此，LoRaWAN聯盟似乎是一個非常好的解決方案；該技術正在積極發展，並且在我看來，完全有機會成長為成熟的標準。 RU868頻率範圍擴展後，我們擁有比歐洲更多的通道，這意味著我們根本不必擔心網路容量，這使得LoRaWAN成為定期收集參數的優秀協議，例如每10分鐘收集一次或每小時一次。
理想情況下，我們需要每10分鐘從多個感測器接收一次數據，以維持正常的監視畫面、收集數據並整體監控設備的狀況。 對巡邊員來說，這個頻率最多等於一個小時。
還缺什麼？
缺乏對話
硬體開發商與石化或石油和天然氣客戶之間缺乏對話。 事實證明，從IT角度來看，IT專家製造了優秀的硬件，但這些硬體不能在石化生產中大量使用。
例如，LoRaWAN 上用於測量管道溫度的硬體：將其掛在管道上，用夾子固定，掛上無線電模組，關閉控制點 - 就是這樣。
IT設備絕對適合，但業界也存在問題。
電池 3400 毫安培。 當然，它不是最簡單的，這裡是亞硫酰氯，它使它能夠在-50℃下工作而不損失容量。 如果我們每 10 分鐘從這樣的感測器發送一次訊息，它將在六個月內耗盡電池電量。 客製化解決方案並沒有什麼問題——擰開感測器，插入新電池，每六個月花費 300 盧布。
如果一個巨大的場地上有數以萬計的傳感器怎麼辦？ 這將需要大量的時間。 透過消除走查所花費的工時，我們可以獲得相同的時間來維護系統。
解決這個問題的一個相當明顯的解決方案是安裝一個電池，不是300盧布，而是1000盧布，而是19mAh，必須每000年更換一次。 這可以。 是的，這會稍微增加感測器本身的成本。 但這個行業能夠負擔得起，而且這個行業確實需要它。
沒有人是casdev，所以沒有人了解這個產業的需求。
關於主要的事情
最重要的是，他們偶然發現的正是因為平庸的缺乏對話。 石化產品是一種生產，而生產是相當危險的，可能會出現局部氣體洩漏並形成爆炸雲的情況。 因此，所有設備無一例外都必須防爆。 並具有符合俄羅斯標準TR TS 012/2011的相應防爆證書。
開發商根本不知道這一點。 防爆並不是一個可以簡單地添加到即將完成的設備上的參數，例如幾個額外的 LED。 從電路板本身、電路到電線的絕緣，一切都需要重做。
怎麼辦
很簡單——溝通。 我們已準備好直接對話，我的名字是 Vasily Ezhov，西布爾物聯網產品的所有者，您可以透過個人訊息或電子郵件給我寫信 - [電子郵件保護]。 我們有現成的技術規格，我們會告訴您一切，並向您展示我們需要什麼設備、為什麼以及需要考慮什麼。
目前我們已經在綠區（防爆對我們來說不是強制參數）上的 LoRaWAN 上構建了許多項目，我們正在研究它的總體情況，以及 LoRaWAN 是否適合解決這樣的問題。規模。 我們非常喜歡它在小型測試網絡上的表現；現在我們正在建立一個具有高密度感測器的網絡，其中計劃安裝約 400 個感測器。 就 LoRaWAN 的數量而言，這並不算多，但就網路密度而言，已經有點多了。 那麼就讓我們來看看吧。
在一些高科技展會上，硬體製造商第一次從我那裡聽到防爆及其必要性。
所以這首先是我們要解決的溝通問題。 我們非常支援cusdev，它對各方都有用且有益，客戶收到了滿足其需求所需的硬件，開發人員不會浪費時間創建不必要的東西或從頭開始完全重新製作現有硬體。
如果您已經在做類似的事情並準備擴展到石油、天然氣和石化領域，請寫信給我們。
來源： www.habr.com