2004年,BP开始接触一种名为‘尘埃’(Mote)的无线网络技术。这个2x2英寸大小的装置包括一个处理器、一块永久非易失的储存器、一个无线通讯模块和一个能与传感器相连的I/O板。Mote可以将传感器连接到无线网络中,并将数据传输至终端设备。这些Mote通常被学术界或实验室用于研究机构,但工业界仍对此持有观望的态度。当时,并未有任何一家公司生产无线传感器网络的商业产品。
图1、图2BPLochRannoch油船
BP数字通讯技术部门总监HarryCassar说:“当我们初次接触这项新技术时就在考虑它是否能工作在我们的环境中。这些Mote看起来是设计精密且几乎没有保护外壳的电路板。我们想知道它是否能被放置在如精炼场这样的金属设备遍布且高温、高频震动的环境中；Mote在包装后能不能在这样的环境中正常运行。验证这种想法的唯一途径就是测试。于是,LochRannoch的工程就这样诞生了。
工程介绍
LochRannoch工程起始于对Mote的测试和评估,但是并没有停滞在这个阶段。事实上这个工程的目的是开发一个能够应用在BP全球工业生产中的一套商用无线传感器网络系统。在这个工程的每个阶段我们都会遇到一些困难,但我们都已一一将其克服。
BP的第一个困难是决定在什么地方实施这个工程。BP的大多工程实施的都要求使用安全的设备。为测试这种没有认证的无线网络技术,BP需要找到一个安全需求较低的苛刻环境。于是,公司选定了一艘1000英尺长、132,000吨重,往返于Schiehallion储油船和位于Shetland岛SullomVoe地区的石油处理站的油船——LochRannoch。
这艘油轮的金属设备比精炼厂的金属设备还多,因此这里的射频环境更加恶劣和复杂。不仅如此,油船的船舱都是通过金属水密门封闭。此外,来自发动机、发电机和推进机的强烈震动以及引擎室内80°F到100°F的高温,都将是Mote正常工作的不良因素。
BP的主要技术部门与BP运输部门都对这个试验计划非常关注。“如果要在LochRannoch油船上做试验,我希望可以获得更多的实际价值,而不仅仅是一次测试Mote能否互相通讯的试验。”Cassar还指出:“BP运输部门非常希望能够采集到引擎室搅拌机的震动数据。”
系统介绍
此项BP的计划是建立一套预测维护系统用来监视如马达、泵之类具有强烈震动的机器。这些机器被放置于LochRonnach油船的引擎室内。通过震动信息来监测系统的工作状态,当磨损或撕裂现象出现时则通过无线通信发送警告。
“震动信息可以帮助预测机器的磨损状况并预知何时需要进行维护,”Cassar指出“该系统可以告诉你主轴发生弯曲或是哪台机器失去平衡。它能把你从每500小时一次的定期维护工作中解脱出来,只有在需要的时候才做必要的维护。”
基于150个Rochwell的加速度计,我们构建了整个测量系统。每台机器安装有6个传感器,3个轴的方向各一个,两个辅助测量点以及一个监测机器转动和提供角度相位的转速计。传感器用金属外壳封装放置于离机器2英寸处,通过有线的形式连接到Mote上。每个Mote一次可以驱动10个传感器,尽管BP没有全都用到。
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