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摘 要：文章主要介绍了压力、 温度、液位信号无线远传系统，该系统由ACI-2无线通讯终端和无线数字温度、压力、液位仪表组成；使用完全免费的ISM频段进行数据传输，仪表自带电池，与通讯终端之间不需要任何连线。通讯终端与工控机采用RS485连接，采用标准MODBUS-RTU通讯规约。
关键词：检测信号 无线传输 应用
前言
长庆气田地处毛乌素沙漠边缘，外部环境较恶劣。建设初期，在生产现场采用了大量的自动化仪表，对天然气的压力、温度、液位、流量等参数进行实时自动化监测。仪表信号传输系统均采用（4～20）mA电流线号，信号线均采用标准两线制信号线，标准布线1.2米深，地埋方式。
1 我厂变送器运行现状及存在问题。
随着建设时间的逐年增加，生产现场出现了较多仪表线路短路、断路现象，使得越来越多的仪表无法工作。重新挖沟布线不仅成本过高，劳动量大，也破坏了站场内标准化建设的成果。因此，一种可以不用布线，在易燃易爆场合能安全使用，能准确测量的过程参数（压力、温度、液位）检测技术由此就成为了一种需要。
2 无线远传仪表工作原理及组成
ACI系列无线传感器网络由ACI-2无线通讯终端（简称RTU）、ACD系列数字压力仪表和ACT系列数字温度仪表组成；使用国家新规定免申请的ISM频段进行数据传输，各仪表自带电池、不需要任何连线，通过无线通讯协议和RTU进行数据通讯，RTU与工控机采用RS485连接，通讯协议符合标准MODBUS-RTU规约，可以直接支持SCADA等工控软件实现数据通信。
被测介质的压力或温度通过传感器感应转换成模拟的电信号，经信号处理电路后连接到单片机系统，该单片机内置16位A/D电路，单片机对该信号进行转换和运算处理，得到量化后的压力或温度值，通过LCD显示的同时经过无线通讯与ACI-2无线协调器（RTU）进行通讯；ACI-2协调器作为该无线网络的服务器，内部整合了整个网络中仪表的参数，通过协议确保无线的可靠性和实时性，最终转换为标准的MODBUS-RTU协议通过RS485接口与工控组态软件（SCADA）系统连接从而实现无线传感器网络的数据采集。
3 仪表特性
3.1采用无线传输，无需现场布线，省去普通变送器需要现场布线的麻烦，既节省了人力，又节省了成本。
3.2无线传感器网络仪表采用大容量高性能锂电池供电，无需无电源供电，特别适合于无法提供电影的野外使用。
3.3无线传感器仪表数量可以在一个范围内任意扩展，调整方便。
3.4采集精度高、传输稳定、网络维护量小。
3.5星形拓扑结构总线，传感器之间互不影响，维护简单方便。
3.6该通讯终端和无线数字仪表都采取防雷和防爆设计，所以适合各种恶劣气候环境和天然气集气站的数据采集和通讯。
4 主要技术参数
4.1工作频段：315MHz～2.4GHz，GFSK调频
4.2发射功率：10 DBM
4.3通讯接口：RS232、RS485（MODBUS-RTU）、TCP/IP 等
4.4信号输出：可选2路隔离的4-20mA或1-5V 输出4.5（需24v供电）
4.6通讯速率：1200、2400、4800、9600、19200等
4.7输入电源：7～24VDC
功率：< 3W
4.8工作环境：温度：-30℃～60 ℃；湿度：<90%
5 现场实施
无线远传仪表安装位置如下图所示。无线远传仪表采用M20×1.5外螺纹连接方式，现场安装方便快捷。将原温度、压力变送器拆卸下，螺纹连接安装无线远传仪表。验漏无误后，即可开始无线远传仪表的数据采集。
6 仪表数据的录取
数据录取的方法为每天早8点、晚8点同时录取现场仪表读数、SCADA系统上仪表点的读数和与以便安装位置最接近的相应的直读式仪表的读数，三个读数相比较。下表为仪表数据的录取。
日期 时间 试验仪表显示数值（MPa） 试验仪表在
SCADA上的显
示数值（MPa） 现场直读式压
力表数显示值
（MPa） 备注
7.1 8 8.85 8.85 9 仪表完好
7.3 8 8.85 8.85 9 仪表完好
7.3 20 8.96 8.96 9 仪表完好
7.5 8 8.91 8.91 9 仪表完好
7 故障分析及解决措施
1. 实验初期无线远传仪表抗干扰能力较差。
故障分析：用对讲机在现场配产会对仪表产生干扰出现不正常的数据。
解决措施：通过对RTU的改进，信号接收能力更强不会受到任何的干扰。
2. 仪表显示正常但SCADA偶尔的数据中断（SCADA数据显示-12）。
故障分析：仪表天线为内置天线，在电池电压和气候影响下信号受到影响，造成短时间的中断。有个别的是电池电量偏低，在夜间温度最低时的功率最小，导致通讯找不到网络。
解决措施：更换长天线或外置天线。对于电池电压偏低的仪表更换电池。
3. ACI-2无线通讯协调器损坏。
故障分析：该站站内电源系统或串口存在一定隐患，经常有静电或者浪涌通过接口进入导致ACI-2无线通讯协调器损坏多次。
解决措施：独立供电（使用单独的电源）和采用光电隔离rs485通讯转换器，已成功解决。
4.仪表不显示，SCADA数据和现场磁柱（压力表）显示一致。
故障分析：仪表采集和通讯正常，LCD显示器故障。
解决措施：需要更换LCD显示器。
8 效果评价
通过在榆21站近一年的运行，和对无线远传仪表的不断改进，仪表现在已具备了抗干扰能力，信号传输的稳定性也得到了进一步的加强。电池的寿命可以达到一年以上，适应了毛乌素沙漠边缘，外部较恶劣的环境，具备了在我厂使用的条件。
关键词：检测信号 无线传输 应用
前言
长庆气田地处毛乌素沙漠边缘，外部环境较恶劣。建设初期，在生产现场采用了大量的自动化仪表，对天然气的压力、温度、液位、流量等参数进行实时自动化监测。仪表信号传输系统均采用（4～20）mA电流线号，信号线均采用标准两线制信号线，标准布线1.2米深，地埋方式。
1 我厂变送器运行现状及存在问题。
随着建设时间的逐年增加，生产现场出现了较多仪表线路短路、断路现象，使得越来越多的仪表无法工作。重新挖沟布线不仅成本过高，劳动量大，也破坏了站场内标准化建设的成果。因此，一种可以不用布线，在易燃易爆场合能安全使用，能准确测量的过程参数（压力、温度、液位）检测技术由此就成为了一种需要。
2 无线远传仪表工作原理及组成
ACI系列无线传感器网络由ACI-2无线通讯终端（简称RTU）、ACD系列数字压力仪表和ACT系列数字温度仪表组成；使用国家新规定免申请的ISM频段进行数据传输，各仪表自带电池、不需要任何连线，通过无线通讯协议和RTU进行数据通讯，RTU与工控机采用RS485连接，通讯协议符合标准MODBUS-RTU规约，可以直接支持SCADA等工控软件实现数据通信。
被测介质的压力或温度通过传感器感应转换成模拟的电信号，经信号处理电路后连接到单片机系统，该单片机内置16位A/D电路，单片机对该信号进行转换和运算处理，得到量化后的压力或温度值，通过LCD显示的同时经过无线通讯与ACI-2无线协调器（RTU）进行通讯；ACI-2协调器作为该无线网络的服务器，内部整合了整个网络中仪表的参数，通过协议确保无线的可靠性和实时性，最终转换为标准的MODBUS-RTU协议通过RS485接口与工控组态软件（SCADA）系统连接从而实现无线传感器网络的数据采集。
3 仪表特性
3.1采用无线传输，无需现场布线，省去普通变送器需要现场布线的麻烦，既节省了人力，又节省了成本。
3.2无线传感器网络仪表采用大容量高性能锂电池供电，无需无电源供电，特别适合于无法提供电影的野外使用。
3.3无线传感器仪表数量可以在一个范围内任意扩展，调整方便。
3.4采集精度高、传输稳定、网络维护量小。
3.5星形拓扑结构总线，传感器之间互不影响，维护简单方便。
3.6该通讯终端和无线数字仪表都采取防雷和防爆设计，所以适合各种恶劣气候环境和天然气集气站的数据采集和通讯。
4 主要技术参数
4.1工作频段：315MHz～2.4GHz，GFSK调频
4.2发射功率：10 DBM
4.3通讯接口：RS232、RS485（MODBUS-RTU）、TCP/IP 等
4.4信号输出：可选2路隔离的4-20mA或1-5V 输出4.5（需24v供电）
4.6通讯速率：1200、2400、4800、9600、19200等
4.7输入电源：7～24VDC
功率：< 3W
4.8工作环境：温度：-30℃～60 ℃；湿度：<90%
5 现场实施
无线远传仪表安装位置如下图所示。无线远传仪表采用M20×1.5外螺纹连接方式，现场安装方便快捷。将原温度、压力变送器拆卸下，螺纹连接安装无线远传仪表。验漏无误后，即可开始无线远传仪表的数据采集。
6 仪表数据的录取
数据录取的方法为每天早8点、晚8点同时录取现场仪表读数、SCADA系统上仪表点的读数和与以便安装位置最接近的相应的直读式仪表的读数，三个读数相比较。下表为仪表数据的录取。
日期 时间 试验仪表显示数值（MPa） 试验仪表在
SCADA上的显
示数值（MPa） 现场直读式压
力表数显示值
（MPa） 备注
7.1 8 8.85 8.85 9 仪表完好
7.3 8 8.85 8.85 9 仪表完好
7.3 20 8.96 8.96 9 仪表完好
7.5 8 8.91 8.91 9 仪表完好
7 故障分析及解决措施
1. 实验初期无线远传仪表抗干扰能力较差。
故障分析：用对讲机在现场配产会对仪表产生干扰出现不正常的数据。
解决措施：通过对RTU的改进，信号接收能力更强不会受到任何的干扰。
2. 仪表显示正常但SCADA偶尔的数据中断（SCADA数据显示-12）。
故障分析：仪表天线为内置天线，在电池电压和气候影响下信号受到影响，造成短时间的中断。有个别的是电池电量偏低，在夜间温度最低时的功率最小，导致通讯找不到网络。
解决措施：更换长天线或外置天线。对于电池电压偏低的仪表更换电池。
3. ACI-2无线通讯协调器损坏。
故障分析：该站站内电源系统或串口存在一定隐患，经常有静电或者浪涌通过接口进入导致ACI-2无线通讯协调器损坏多次。
解决措施：独立供电（使用单独的电源）和采用光电隔离rs485通讯转换器，已成功解决。
4.仪表不显示，SCADA数据和现场磁柱（压力表）显示一致。
故障分析：仪表采集和通讯正常，LCD显示器故障。
解决措施：需要更换LCD显示器。
8 效果评价
通过在榆21站近一年的运行，和对无线远传仪表的不断改进，仪表现在已具备了抗干扰能力，信号传输的稳定性也得到了进一步的加强。电池的寿命可以达到一年以上，适应了毛乌素沙漠边缘，外部较恶劣的环境，具备了在我厂使用的条件。