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【油輪卸油即時監控與精準計量】邊緣解決方案

Date: 11/21/2019 7:17:49 AM


專案簡介

油輪進出港口卸油是項需要小心謹慎、步步為營的工作。因為,卸油過程中若處理不當極可能造成船毀人亡或汙染海洋的嚴重事故;而卸油完成之後,油品的計量誤差更會引發交易糾紛。因此,近年來已有不少國家運用物聯網(IoT)技術引進SCADA圖控系統以便能即時監控輸油管道並精準計算卸油數量。

而SCADA圖控系統之所以能提供監控與計量,仰賴的就是各種資料的收集。因為沒有資料,SCADA軟體再強大也無用武之地。此外,採集來的現場資料要能在遠端的中控室即時呈現,亦不能缺少邊緣運算的輔助,否則一旦大量資料全都湧入上位系統來進行處理,必然對其帶來沉重的負荷。

研華的ESRP-PCS-ADAM3600邊緣DAQ平台即是為SCADA圖控系統提供對下採集資料、本地邊緣運算、以及對上連接系統的產品。透過平台所提供的多樣化與模組化的I/O設計,使用者可以盡情的擷取各式各樣的資料;預處理功能則在採集資料上傳之前先轉換成有意義的資料;支援多種通訊協定更能與上位系統無縫整合。有了邊緣DAQ平台,SCADA軟體開發商可以很容易地完成專案,而油輪港口卸油作業能也能藉由人與科技的協作來降低事故發生機率與減少人為疏失。

系統需求

泰國是擁有數千公里綿長海岸線的國家,其國內大小港口就多達上百個。由於是高度仰賴原油進口的國家,港口卸油作業也相當頻繁吃重。近來,該國政府有鑑於人工監督與計量不但得動用大量人力,監看者若怠惰或精神不濟,往往會錯失及時處理的關鍵時刻;而以人工操作計量器具來核算卸油量也容易產成誤差爭議。因此決定導入科技產品以便提供即時監控與精準計量。

承攬這項專案的系統整合廠商是全球知名的SCADA領導廠商。為了確保原油傳輸上岸時能取得正確的油品數量;以及遠端監看卸油作業;並依據現場狀況對輸油管進行啟停動作,該承包商除了要自行開發SCADA軟體之外,還需要一套邊緣解決方案才能將採集資料可視化,並提供監督、控制與計量的功能以滿足泰國政府所提出的要求。

而其所需的邊緣方案必須符合以下條件: 

  • 適合戶外使用的邊緣DAQ平台以承受港邊嚴苛環境
  • 足夠的I/O介面以便能連接各式各樣的裝置
  • 針對無線通訊傳輸提供網路中斷因應機制以確保採集資料不會丟失
  • 支援DNP3通訊協定以轉換資料供SCADA軟體使用
  • 提供運算能力佳的工業電腦以處理大量的採集資料

系統概述

研華為此專案提供的邊緣解決方案包含兩部份:其一是作為智慧化網路節點的邊緣DAQ平台ESRP-PCS-ADAM3600,由其負責採集資料與控制現場裝置;另一則是高性能工業電腦ACP-4000,負責乘載承包商所開發的SCADA軟體。

由於連接油輪與岸邊的棧橋左右兩側均有多條輸油管道,因此方案為配合此一現場狀況,於輸油管道的前中後各處安裝了總計數十組的ESRP-PCS-ADAM3600,如此一來就能透過邊緣DAQ平台的I/O介面接收溫度、流量、氣象資訊等資料,待完成了預處理與協定轉換後,資料即經由4G無線網路轉發給位於中控室的ACP-4000進行資料可視化與相關運算處理。

而工作人員不僅能在中控室透過ACP-4000遠端監督卸油作業並得知現場的天氣與風浪狀況,也能視情況經由無線網路隨時下達指令給邊緣DAQ平台以啟停閥門或泵浦。完成卸油後還能立即取得最終卸下的原油數量。

由遠端終端裝置(RTU)ADAM-3600與協定轉換軟體WISE-PaaS/EdgeLink組合而成的ESRP-PCS-ADAM3600是套不需複雜的編程和配置即能輕鬆收集現場數據資料的邊緣整合解決方案(Edge Solution-Ready Package)。這套可在-40°C至70°C的工作溫度範圍內運作的邊緣DAQ平台可確保系統穩定運行;多個類比與數位I/O通道、以及四個擴充插槽則提供了充裕的介面與配置彈性,而現場需要被監控裝置眾多的此專案就受惠於這項特色,能利用擴充槽額外添購模組以增加更多的I/O通道。

網路連線方面,邊緣DAQ平台可支援有線與無線通訊傳輸,正好滿足此專案位於港口岸邊不易拉網路線而需以4G行動網路來傳送資料的需求;RTU提供的SD儲存卡搭配WISE-PaaS/EdgeLink提供的時間戳記與斷線續傳功能,為資料完整性提供了保障,負責卸油的工作人員也就不用擔心網路斷訊會影響油品計量的正確性。

另外,邊緣DAQ平台還有相當好用的預處理功能,使用者無需編寫程式就能將原始資料轉譯成有意義的數據,像是利用內建公式將10mA換算成100°C;又或者是根據溫度和壓力計算出流量等等。而支援Modbus、DNP3、IEC-60870-5-104等多種通訊協定,則能將採集資料轉換成專案所需的資料格式再上傳給SCADA軟體,無縫整合上位系統,也加快了專案開發速度。

導入產品

ESRP-PCS-ADAM3600

邊緣整合解決方案包含以下產品: ‧

  • ADAM-3600:八個類比輸入/八個數位輸入/四個數位輸出通道、以及四個擴充插槽之智慧型
  • RTU ‧WISE-PaaS/EdgeLink:
智慧協定轉換軟體

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系統架構圖

結論

不論是對進口原油公司、碼頭工作人員或油輪公司任一方而言,油輪卸油的安全性與油品計量的正確性都是非常重要的。物聯網則是能讓人與科技協作以充分發揮相輔相成效益的技術,此一油輪港口卸油監控與計量專案的成功即證明了這觀點確實不假。

而專案能在短短數月內大功告成,研華的邊緣解決方案更是功不可沒。若不是透過邊緣DAQ平台所具備的模組化I/O、寬溫設計、支援多種通訊協定、以及提供有線與無線通訊傳輸等等的特色,再加上研華技術團隊於測試期間提供的專業協助,SCADA軟體開發者要實現即時監控與精準計量勢必得花更多的心力與時間。而令人滿意的產品與服務讓雙方未來持續在電力與能源(Power & Energy)領域密切合作為客戶導入更多實用的物聯網解決方案。


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