圖1  將數(shù)據(jù)集成到云端，可以創(chuàng)建一個用于橫斷面分析的環(huán)境，使第三方顧問能夠進行高精度分析并提供優(yōu)化生產(chǎn)的建議。本文圖片來源：橫河電機

　　“ 通過廣泛的資產(chǎn)監(jiān)控，基于云的無線傳感技術可以幫助企業(yè)獲得安全性、可靠性和利潤提升?！?/p>

　　石油和天然氣工業(yè)工廠和設施中的許多資產(chǎn)通常沒有直接或間接連接到分布式控制系統(tǒng)（DCS）或其他類型的工業(yè)控制系統(tǒng)。雖然這減少了需要DCS 輸入和輸出（I/O）的資產(chǎn)數(shù)量，但這并不意味著它們不需要監(jiān)控。許多資產(chǎn)需要定期的數(shù)據(jù)監(jiān)視，以作為改進維護工作的一部分，而不是實時控制。例如電機、泄壓閥、安全噴淋器和疏水閥。

　　在大多數(shù)工廠設施中，未連接到DCS 的資產(chǎn)要比連接到DCS 的要多得多，并且很多由于與接入點的距離太遠而無法或難以訪問。如果使用傳統(tǒng)的有線傳感器，將這些資產(chǎn)連接到DCS 或其它控制系統(tǒng)以進行監(jiān)控，那費用將是天文數(shù)字。因此，現(xiàn)狀是無法對這些資產(chǎn)進行監(jiān)視，或由技術人員進行最低限度的監(jiān)視，以對其進行例行檢查。但是，日益嚴格的健康、安全和環(huán)境法規(guī)（HSE）要求，迫使工廠投資進行更好的維護，以提高安全性、可靠性和盈利能力。

　　由于不可避免的人口結構變化帶來了更多的年輕工人，他們有時擁有較少的情境意識和排除這些資產(chǎn)故障的能力，因此企業(yè)越來越迫切地需要實施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）解決方案來處理這些問題。數(shù)據(jù)的激增和數(shù)據(jù)驅(qū)動的組織壓縮了決策的時間框架，并帶來了更多的數(shù)字化競爭對手。

　　通過減在危險地點工作的現(xiàn)場工作人員數(shù)量來提高安全性；通過將預測分析應用于連續(xù)工廠監(jiān)控所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)來提高可靠性；通過采用能夠排除工廠設備故障和全廠改進所需的咨詢服務來提高盈利能力。這3 個預期效益是大多數(shù)IIoT 實施的催化劑。

　　無線監(jiān)控與預測分析

　　狀態(tài)監(jiān)視與預測分析相結合，可以提高安全性、可靠性和盈利能力，從而有助于實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，預防重大資產(chǎn)故障。過去，運行人員攜帶便攜設備在現(xiàn)場巡查，進行狀態(tài)監(jiān)視并現(xiàn)場決策，或者通過安裝極其昂貴的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)來完成監(jiān)測。

　　前一種方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不準確，往往無法進行分析。后一種方法非常昂貴，只有最關鍵的資產(chǎn)才會被監(jiān)控。在一個典型的工廠中，通常會發(fā)生這兩種情況的結合。不準確的數(shù)據(jù)實際上是無用的，而只監(jiān)測最關鍵資產(chǎn)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可能會錯過不那么關鍵的資產(chǎn)（那些在故障發(fā)生后才變得關鍵的資產(chǎn)）故障。

　　用更具經(jīng)濟效益的無線傳感器代替現(xiàn)場巡查監(jiān)控，這種顛覆性技術將改變最佳實踐，并被證明具有很高的效率。由于工人進入潛在危險區(qū)域的時間減少，因此還可以提高安全性。

　　無線監(jiān)控可以將工人解放出來，進行其它更具附加值的活動。由于可以安裝的傳感器數(shù)量很大，因此可以在整個工廠或設施中進行無處不在的大規(guī)模監(jiān)控。利用這些無線傳感器收集的數(shù)據(jù)，可對大量資產(chǎn)進行在線狀態(tài)監(jiān)測診斷，當將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可信的、可操作的見解時，就可以進行預測性分析。

　　處理此類數(shù)據(jù)的最佳方法是使用云。眾所周知，云計算使用托管在網(wǎng)絡上的遠程服務器而不是本地服務器或個人計算機來存儲、管理和處理數(shù)據(jù)。由于工廠數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡空間里，因此可以從任何地方對其進行查詢。云將可訪問性和便利性與增強的工廠安全性結合在一起。

　　此外，通過云任何人都可以使用經(jīng)認證的智能設備來查看數(shù)據(jù)，專家也可以進行遠程監(jiān)控和分析以改善性能。由于數(shù)據(jù)位于云中，因此可以通過簡單的一站式解決方案進行數(shù)據(jù)管理。

　　將數(shù)據(jù)進行數(shù)字化

　　讓工人通過對設備和資產(chǎn)進行巡回檢查來發(fā)現(xiàn)潛在故障并不是一件高效的方法。如果這些運行人員不需填寫巡檢報告并將其張貼到布告欄上，那么他們就可以做附加值更高的一些工作。對于人工巡檢來說，很容易意外忽略明顯的異常跡象，因此盡管有巡檢，仍然經(jīng)常會發(fā)生故障。

　　例如，一家工廠將200 個項目的振動測量外包，每月收集一次數(shù)據(jù)。每年的成本約為48,000美元，但由于數(shù)據(jù)未進行數(shù)字化，因此客戶無法將數(shù)據(jù)用于預測性維護，所以仍然經(jīng)常發(fā)生故障。

　　橫河電機為客戶在整個工廠中布置了數(shù)十個傳感器設備，每個傳感器設備都將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫??；谠频臄?shù)據(jù)管理工具提供了可視化和趨勢監(jiān)控，以指示初期故障的異常跡象。顧問將信息提供給工廠人員以便他們采取行動。工廠獲取實時設備狀態(tài)報告。當預測到故障時，它們會向工廠技術人員提供自動報警。由于數(shù)據(jù)已經(jīng)數(shù)字化，因此該方法可以幫助工廠實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

　　另一家工廠在泵上安裝了無線傳感設備，監(jiān)測了6 個月的泵加速度，發(fā)現(xiàn)很多異常跡象（見圖2）。造成這些潛在的故障最常見原因是軸承組件中的滾珠破裂。盡早發(fā)現(xiàn)這些問題，可以對泵進行預測性維護，使它們保持運行狀態(tài)并降低因意外停機造成的成本。

　　圖2  傳感器系統(tǒng)監(jiān)測泵的加速度，并在出現(xiàn)故障之前檢測到異常跡象。

　　簡單的無線傳感器易于安裝和重新定位，也易于連接到云端。云端數(shù)據(jù)為顧問、維護經(jīng)理、運行人員和其它工廠人員帶來了發(fā)現(xiàn)問題的洞察力。對于許多油氣工廠和設施而言，這是開始IIoT 實施的最快途徑。

　　通過傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，提供無處不在的實時現(xiàn)場信息，并對這些數(shù)據(jù)進行分析并采取行動，可以預防故障和停機。將未與DCS 關聯(lián)的公用設備數(shù)據(jù)集成起來，可以優(yōu)化生產(chǎn)。數(shù)據(jù)可以作為在云端模擬工廠運營的數(shù)字孿生的輸入，成為工廠人員和顧問調(diào)整工廠績效的好幫手。使用經(jīng)授權的智能設備，全球任何地方的專家都可以分析基于云的數(shù)據(jù)。

　　無線傳感技術與基于云的數(shù)據(jù)管理是一種明智的選擇，為工廠的數(shù)字化開辟了道路。數(shù)字化可以改善性能并優(yōu)化工廠。