基于CIP1无线压力变送器与CIY1无线液位变送器的储罐远程监控设计
一. 罐区无线监测的行业需求与价值
石油化工罐区通常面积广阔、储罐分散、环境复杂。传统有线监测方案存在布线成本高、施工周期长、改造难度大等问题。无线监测技术为解决这些难题提供了新的选择。
需求一：偏远储罐监测难，布线成本高
大型罐区储罐数量多、分布广，从罐区到控制室敷设电缆需要大量桥架、穿管、挖沟，施工成本高，且影响罐区正常运营。对于远离控制室的偏远储罐，有线方案的经济性较差。
需求二：老旧罐区改造，无法大规模施工
既有罐区进行自动化改造时，面临“不能停运、不能动火、不能破路”的约束。无线监测方案无需敷设电缆，安装过程对罐区运营影响小，是老旧罐区改造的理想选择。
需求三：临时监测需求，快速部署
设备检修、工艺调整或事故调查期间，需要临时增加监测点。无线设备即装即用，任务完成后可拆除移作他用，灵活便捷。
需求四：防爆区域安全要求
罐区属于防爆区域，对仪表和布线有严格的安全要求。无线设备无需电缆引入，减少了电缆穿墙、防爆密封等施工环节，降低了安全隐患。
二. 无线监测系统架构
2.1 系统组成
| 组成部分 | 设备 | 功能 |
|---|---|---|
| 现场采集 | CIP系列无线压力变送器 | 采集储罐压力、管道压力数据 |
| 现场采集 | CIY系列无线液位变送器 | 采集储罐液位数据 |
| 网络传输 | 4G基站 / LoRaWAN网关 | 将数据从现场传至云端服务器 |
| 监控平台 | 云平台 / SCADA系统 | 数据展示、报警推送、历史查询、报表生成 |
2.2 设备选型
CIP系列无线压力变送器
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 测量范围 | 罐压：-5kPa～+5kPa / 管道压力：0-1.6MPa / 0-2.5MPa |
| 传输方式 | 4G或LoRaWAN可选 |
| 供电方式 | 内置锂电池，续航2-3年 |
| 防爆等级 | Ex d IIB T4 |
| 防护等级 | IP67 |
| 安装接口 | M20×1.5标准螺纹 |
CIY系列无线液位变送器
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 测量范围 | 0-5m / 0-10m / 0-20m（根据罐高选择） |
| 传输方式 | 4G或LoRaWAN可选 |
| 供电方式 | 内置锂电池，续航2-3年 |
| 防爆等级 | Ex d IIB T4 |
| 防护等级 | 探头IP68，壳体IP67 |
| 安装方式 | 投入式安装，从罐顶放入 |
三. 通讯方式选择
3.1 4G传输方案
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 适用场景 | 点位分散、无网关部署条件的罐区 |
| 优点 | 无需自建网关，即装即用，不受距离限制 |
| 缺点 | 需配置SIM卡，产生流量费用 |
| 推荐点位 | 偏远储罐、临时监测点、分散的罐区 |
实施要点：每个设备独立工作，安装前需测试4G信号强度。弱信号区域可加装外置天线。
3.2 LoRaWAN传输方案
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 适用场景 | 点位相对集中的罐区 |
| 优点 | 无通讯费，电池续航更长 |
| 缺点 | 需自建LoRaWAN网关，覆盖半径1-2公里 |
| 推荐点位 | 同一罐区内多个储罐集中监测 |
实施要点：在罐区合适位置（如控制室楼顶、罐区高点）部署网关，确保信号覆盖所有监测点位。一个网关可接入数百个设备。
四. 各类点位安装方案
4.1 储罐液位无线监测
| 安装要点 | 说明 |
|---|---|
| 安装方式 | CIY液位探头从罐顶检修口放入，沉至罐底上方30cm |
| 线缆固定 | 探头线缆沿罐壁固定，防止摆动 |
| 壳体位置 | 变送器壳体安装在罐顶平台，便于维护 |
| 防爆要求 | 壳体安装在防爆区，需符合防爆规范 |
| 注意事项 | 安装前确认储罐类型（拱顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐），选择合适安装位置 |
4.2 储罐压力无线监测
| 安装要点 | 说明 |
|---|---|
| 安装方式 | CIP1安装在罐顶气相空间取压口 |
| 取压要求 | 确保取压口与气相空间连通，不被液体淹没 |
| 防冻措施 | 北方地区需对取压管伴热保温，防止冷凝水结冰 |
| 注意事项 | 避开呼吸阀、安全阀排气口，防止气流冲击 |
4.3 管道压力无线监测
| 安装要点 | 说明 |
|---|---|
| 安装方式 | CIP系列安装在管道取压口，通过短管和球阀连接 |
| 取压角度 | 取压口位于管道上方，防止杂质堵塞 |
| 阀门保留 | 保留球阀，便于日后拆卸维护 |
| 注意事项 | 安装前关闭管道阀门并泄压 |
4.4 网关部署（LoRaWAN方案）
| 安装要点 | 说明 |
|---|---|
| 安装位置 | 罐区高点，如控制室楼顶、罐区平台 |
| 供电方式 | 需外接电源（220V） |
| 通讯方式 | 网关通过4G或以太网上传数据至云端 |
| 覆盖测试 | 安装后需测试各监测点位的信号强度，确保覆盖无盲区 |
五. 监测内容与报警策略
5.1 监测参数
| 参数 | 说明 | 作用 |
|---|---|---|
| 实时液位 | 当前液位高度（米） | 掌握储罐储量 |
| 实时压力 | 当前压力值（kPa/MPa） | 掌握储罐压力状态 |
| 电池电量 | 设备剩余电量 | 及时提醒更换电池 |
| 设备状态 | 在线/离线状态 | 判断设备是否工作正常 |
| 信号强度 | 无线信号强度 | 判断通讯质量 |
5.2 平台报警阈值设置（参考）
| 报警类型 | 监测参数 | 阈值设置 | 处理建议 |
|---|---|---|---|
| 液位高报警 | 储罐液位 | 罐容90% | 提醒操作人员准备切换 |
| 液位低报警 | 储罐液位 | 罐容10% | 提醒操作人员准备切换 |
| 压力高报警 | 储罐压力 | 高于设定值（如1.5kPa） | 检查呼吸阀、氮封系统 |
| 压力低报警 | 储罐压力 | 低于设定值（如0.2kPa） | 检查氮封气源、罐体密封 |
| 压力骤变 | 压力变化率 | 短时间内大幅变化 | 可能发生泄漏或呼吸阀故障 |
| 低电量报警 | 电池电压 | 低于阈值 | 安排更换电池 |
| 设备离线 | 设备状态 | 超过24小时未上报 | 检查设备供电、网络状态 |
5.3 数据上报策略
| 上报模式 | 设置建议 | 目的 |
|---|---|---|
| 定时上报 | 1次/小时 | 常规监测，记录历史数据 |
| 变化上报 | 液位/压力变化超过设定值时立即上报 | 捕捉异常事件 |
| 报警上报 | 触发报警阈值时立即上报 | 第一时间发现隐患 |
六. 方案优势
优势一：免布线，快速部署
无需敷设电缆、无需穿墙打孔，单个点位安装可在30分钟内完成。特别适合老旧罐区改造和临时监测需求。
优势二：电池供电，解决取电难题
偏远储罐、罐顶平台等位置取电困难，CIP/CIY系列内置锂电池续航2-3年，无需外接电源。
优势三：防爆认证，安全可靠
仪表具备Ex d IIB T4防爆认证，适用于石油化工防爆区域，满足安全规范要求。
优势四：4G/LoRaWAN双选择
4G方案即装即用，无需额外设备；LoRaWAN方案多点位集中管理，无通讯费。可根据罐区实际情况灵活选择。
优势五：数据上云，随时随地查看
监测数据上传云端，管理人员通过电脑或手机随时查看储罐状态，无需到现场抄表。
优势六：安装简便，不影响罐区运营
无线设备安装无需停运、无需动火、无需破路，对罐区正常运营影响极小，特别适合改造项目。
优势七：灵活扩展，分期建设
可从关键储罐开始试点，后续逐步扩展至全部储罐。平台可同时接入压力、液位等多种监测设备。
七. 安装与使用注意事项
第一，信号测试先行。
安装前用手机测试各点位4G信号强度。弱信号区域可选用LoRaWAN方案加装网关，或加装外置天线引至信号较好位置。
第二，防爆区域施工。
在防爆区域安装时，需遵守防爆施工规范。设备安装后需确保防爆接口密封良好，不得随意开盖操作。
第三，天线方向。
天线应垂直向上，不被金属构件遮蔽。安装在罐顶时，天线高度应高于罐顶护栏，确保信号接收。
第四，探头防淤。
CIY液位计探头应安装在距罐底30cm以上位置，避免被罐底沉积物覆盖影响测量。
第五，冬季防冻。
北方地区罐顶冬季温度可能低于-20℃，需确认设备工作温度范围（CIP/CIY系列工作温度-20℃～70℃，可定制低温型号）。
第六，电池管理。
在平台设置低电量报警（通常电池电压低于3.2V时报警），及时安排电池更换，避免数据中断。电池更换时需在安全区域操作。
第七，定期巡检。
虽为无线监测，建议每半年进行一次现场巡检，检查设备外观、天线是否完好、取压口有无堵塞。
八. 适用场景
- 大型油库罐区：偏远储罐液位、压力无线监测
- 老旧罐区改造：无法布线情况下的自动化升级
- 化工罐区：防爆区域储罐无线监测
- 临时监测：设备检修、工艺调整期间的临时监测
- 新建罐区：快速部署，缩短建设周期
- 分散式储罐：地理位置分散的储罐集中监控
- 无人值守罐区：远程监控，减少人员巡检
