概述

    利用图表记录仪来监测测量数据已有几十年的历史。尽管在许多领域这种用笔纸进行记录的技术已为电子产品所代替， 但在偏远地区还会依然用到。

    虽然图表记录仪有简易和成本小的优点，但是它也有缺点：定期派人来更换纸质图表的高昂费用以及在访问间隔中无法获知当时信息等。

    在偏远地区传统的图表记录仪是如何被无线仪器所取代的？或按照要求（如有必要可以按实时方式）来收集和传送测量数据的？本文将做简要介绍。

              

   
                图表记录仪利用笔与图表纸来追踪一个或多个变量的变化

    图表记录仪基本知识

    图表记录仪是对象压力、液位、温度、水流、酸碱性或者湿度等数据资料的物理记录，当图表纸通过一根或多根打印针时，针就会按照能够代表这些数据的机械或者电子信号的比例进行移动，这些打印针在图纸上所画下来的线条表明变量随时间所发生的变化。

    图表记录仪有单通道或多通道模式，并有多种组态。

    带状图记录器是一张长长的带状纸以线形方式从一个或者多个打印针下面通过以绘制图像，绘成的纸张从记录器的侧面或者底部输出，在记录的整个过程可以不受干扰地自动移动，也就是说，直到放上另外一张带状纸方可停止。

    走纸圆图记录器是把所测数据以点的形式分布在一张圆形的纸张上，依据这样的原理，图纸每旋转一周就可以收集到一张图纸，同时开始新的一张图纸的打印记录工作，每一张这样的图纸都需要花费一些时间，比如一天或者一周。

    横纵坐标图纸记录器是把分别分布在横轴和纵轴上的两个变量的关系以点状方式显示出来，时间在此不计算为一个变量。

    例如，这样的一个图纸记录器可以用来监测温度对于压力过程的影响效果。

    局限性

    尽管图表记录技术已经完全被证实可行，但是这些传统的仪器对于人们不断提高效率和降低运营成本的要求并没有多大帮助。

    ·  图表记录要求定期的检查以便收集图纸图像并安装新的待用图纸，多到一天一次或一周一次。根据地点的远近，人力和来往的交通费用将会相当大。

    ·  当前的数据在两次检查期间是无法获得的，这就大大增加了操作人员对一些过程中出现的问题的反应时间。

    ·  任何使用移动的零部件的仪器随时都可能会出现问题而导致无法工作。在出现这种情况的时候，在下一次检查之前问题是无法被及时发现的，这就可能会推迟几天或者几周时间，而在此期间就会丧失一些有效的数据。

    ·  收集数据仅仅是个开始，数据的分析，报告的形成，数据的共享都会使这些信息更加有用。但是对于图表记录仪来说，这些“额外的工作”必须要手动完成而且花费更大。

    ·  打印针和这些图像纸并不能提供所要求的精度和准确度，尤其是无法满足质量和调整报告的要求。同时人们对这些图纸数据的解释也可能会导致错误的产生。

    电子数据记录仪就克服了这样的不足，通过自动收集数据，然后再以数字化的模式存储起来。但是大部分的仪器都是单独的，必须要有人定期来收集这些数据，然后通过人工把这些数据转到主机，历史数据记录仪或者其它应用的领域。

    要想随时随地的提供信息资料，以便有更充足的时间来改正错误，客户需要一种不同的方案。

    先期准备

    毫无理由地替代已经证实可行的一项技术是非常有难度的，除非这种替代和改变可以带来我们想要的优点，一种理想的技术方案应能提供下列功能： 

    ·  准确可靠的数据收集；

    ·  维护费用的降低—无需浪费钱财前往现场以更换纸笔；

    ·  数据收集的间隔很容易安排以适应您的应用要求；

    ·  实时远程获取当前数据；

    ·  简便的安装，设置和操作 ；

    ·  一个灵活的数据传输系统，包括以网络为基础进行监测的能力或者同现有的公司应用和数据库进行整合的能力；

    ·  支持多种测量形式，比如差压液位、雷达、压力和温度等。

    无线技术方案

    今天无线技术可以使我们进行数据的远程监测和传输，这就克服了传统图表记录仪的许多不足。

    方法很简单： 一个装备有无线通讯装置的数据测量仪表把测量到的数据远距离传输到附近的无线发射塔，通过这些发射塔数据经由标准的通讯网络传输到中心服务器。这样，用户只要联网，就可以轻松而且随时随地地通过网络浏览器来获取这些服务器上的数据。

               

          无线技术可以更快，更简单，比用传统的图表记录仪手工收集数据成本更低

    数据可以按照您设定的间隔自动进行收集和传输，不受人为因素的干扰。操作员和其它人员可以及时看到测量的数值，而且这种数字化的数据便于阅读、储存以及和其它数据库进行结合。

    由于大多实时方案都使用了无线通讯和网络通讯设施，所以不久的将来就可以很简单地进行设置并添加一些监测点。这些电子仪器和其它的一些部件比使用图表记录仪的故障率低，同时也支持多种测量类型。

    技术方案的组成部件

    这种无线的自动图表记录的技术方案包括以下三个主要部分：

   （1）用来通过无线技术获取和传输数据的本地测量仪表。

   （2）用来把数据从收集地点传输到中心数据服务器的手机和陆地电话网络以及互联网。

   （3）用来给用户随时提供数据的基于网络的监测接口。

    下面让我们详细的了解每一个部分。

    技术方案组成部分——仪表

    这些以前由图表记录仪获取的测量数据现在通过数字化的方式和无线通讯仪表被存储在网络中。尽管这些仪表使用的是本地有线电源，但是也使用能量效率高的模式，这主要是使用一些利用太阳能电池板充电的电池，这就使得安装工作更容易了。
除了这些无线能力和其它可选的集成电源之外，这些仪表还使用同有线设备一样的测量技术，因而也能处理各种各样的数据类型，包括压力、温度、液位、流量、分析数据等。

    “智能”仪表还能够传输设备诊断信息以确保测量数据的有效性，从而有助于预防性维护，包括监测电池状况，对诸如阻塞或者冻结的导压管线，脏污的探头或者漂移的传感器等典型的维护问题提供早期的预测。

    艾默生推出的Rosemount 753R远程网络监测指示器可以对自动液位、压力、温度和分析类数据收集进行无线通讯，它可以和性能优良的整个Rosemount HART系列仪表结合使用，同时也可以和基于网络的监测接口结合使用。

    产品具有如下特点： 

    ·  先进的电源管理，电池寿命无需太阳能充电时可长达37天，太阳能充电后根据使用情况可以长达2~6年；

    ·  提供状态报警，以确保设备处于良好的工作状态；

    ·  当储罐容量过低或者当管道压力高于或低于要求的阀值时，仪表就会报警；

    ·  为多至400个读数提供数据缓存，外加储存转发协议，这样所有的数据都可以传输了；

    ·  可编程数据的收集和传输间隔（每十五分钟或根据例外决定）可以按照用户的要求进行数据收集的调整。

    技术方案组成部分——网络

    公共GSM蜂窝网络具有的覆盖面以及对GPRS数据传输技术的支持，使得这种自动图表记录仪成为以无线方式远距离收集和传送信息的理想方式。

    信息从这些蜂窝网络系统通过公共电信网络被传输到中心数据服务器，然后被储存起来备用。全球用户就可以使用通过安全网络连接的浏览器来访问这些信息。

    虽然在大多数情况下对于远程数据采集而言这是最简便、最具成本效益的网络，客户还会遇到另外两种类型：

    ·  许多年来，油气工业一直使用无线电台通讯网络来对远距离的油井和管道进行数据收集。随着今天技术的进步，例如可以减少因干扰而产生的问题的扩展频谱无线通信。这些网络仍然可以提供一种替代传统图表记录仪的有效方法，尤其是在无线网络无法覆盖的地区。

    ·  厂内图表记录仪也可以用无线网络技术来代替。因为厂内传输的距离比较短，自组织网络与基于蜂窝技术的网路相比是一个比较好的选择。 

    技术方案组成部分——接口

    完整的技术方案包括一个用于通过安全网络连接访问数据的用户接口，这就像我们在线查看我们的银行账户余额是一样的。

    这些理想的接口还应该能够：

    ·  当异常状况警报发生时通知主要的操作人员和维护人员；
   
    ·  提供读数和报警的历史记录；

    ·  允许用户更改数据收集方式和传输间隔；

    ·  可以对测量仪表进行远距离的组态和诊断；

    ·  提供加密和用户识别功能以保护数据；

    ·  支持数据向其它程序的输出，例如excel文档或者历史数据记录仪，以用来绘制图表、查看趋势和进行报告。

    艾默生完整的集成监测方案包括基于网络的安全的iTraX?用户接口。iTraX可以让用户监测过程变量，对变送器进行设置，也可以通过电子邮件和传呼的方式来接收报警。接口和数据由中央服务器进行管理，以便可以在全球任何地方进行安全访问，同时也具有更高的安全性能，更简捷的系统升级，和便于管理的文件备份。当然，把数据传输给共同的数据库也成为可能。

   总结

    传统的图表记录仪虽“经过实践证明”，但是维护费用高昂，而且它记录的信息等到到达控制室时已然过期。而且测量的准确性和仪表的可靠性也达不到如今操作的要求。

    有了无线技术，现在就可以将利用纸张的机械图表记录仪用自动化的数字技术方案来代替，以获取实时数据并进行报告。
    一个完全集成的无线技术方案包括用来收集和传输可靠数据的仪表，根据需要传送数据的网络以及可以提供数据访问和管理的接口。对于现在仍然常见的图纸记录器的远程应用，蜂窝网络已经成为这种技术方案的一个重要组成部分。


                                                      ——转自《自动化博览》