مروری بر پروژه

تخلیه نفتکش کاری است که باید به صورت دقیق و گام به گام انجام شود. اقدامات اشتباه می تواند منجر به تلفات و یا آلودگی شدید آبهای محلی شود. حتی اگر روند تخلیه از بروز حادثه جلوگیری کند، هرگونه خطا در محاسبه میزان نفت تخلیه شده می تواند اختلافات پرهزینه و زمان بری را در پی داشته باشد. برای به حداقل رساندن این خطرات، بسیاری از دولت ها سیستم های کنترلی و گرافیکی SCADA را در زیرساخت IoT خود برای نظارت بر خطوط لوله نفت به صورت بدون وقفه و اطمینان از محاسبه دقیق مقادیر تخلیه شده به کار گرفته اند.

سیستم کنترل گرافیکی SCADA نظارت و محاسبه را با جمع آوری انواع داده ها انجام می دهد که بدون این امکان، سیستم نمی تواند همانطور که در نظر گرفته شده کار کند. پس از جمع آوری، داده ها به صورت آنلاین بر روی صفحه نمایش اتاق کنترل ارائه شده و از طریق محاسبات لایه دسترسی شبکه پردازش می شوند. بدون این قابلیت، هنگام مواجه شدن با جریان عظیم داده ها، برنامه های موجود در لایه بالای ساختار IoT ممکن است بیش از حد زیاد و غیر قابل کنترل شوند.

راهکار ادونتک برای اتوماسیون فرآیند تخلیه نفت

ESRP-PCS-ADAM3600 یک پلتفرم جمع آوری داده در لایه دسترسی شبکه (DAQ) توسط کمپانی ادونتک ساخته شده است. این پلتفرم برای کمک به سیستم کنترل گرافیکی SCADA با جمع آوری داده ها از لایه های پایینی ساختار IoT، انجام محاسبات در لایه دسترسی شبکه و اتصال به برنامه های لایه بالاتر طراحی شده است. پلتفرم جمع آوری داده در لایه دسترسی شبکه از یک رابط ورودی/خروجی (I/O) انعطاف پذیر و ماژولار بهره می گیرد که برای گرفتن انواع داده ها، پیش پردازش داده های خام به اطلاعات معنادار و بارگذاری آنها استفاده می‌کند. از طریق پروتکل های ارتباطی مختلف به طور یکپارچه به برنامه های کاربردی لایه بالاتر متصل می شود. علاوه بر این، این پلتفرم به توسعه دهندگان SCADA کمک می کند تا پروژه های خود را به نتیجه برسانند و منجر به کاهش خطرات حوادث و خطاهای انسانی در طی فرآیند تخلیه نفت گردد.

نیازمندی های پروژه

تایلند که دارای هزاران کیلومتر خط ساحلی می باشد، صدها بندر را در خود جای داده است. در کشوری که وابستگی زیادی به نفت وارداتی دارد، بنادر آن با تانکرهایی که لنگر انداخته و در حال تخلیه مواد هستند، شلوغ می شوند. اگرچه دولت کارگران زیادی را برای نظارت و محاسبه مقادیر نفتی تخلیه شده استخدام می کند، هر دو فرآیند مستعد خطاهای انسانی هستند. با این حال، دولت تایلند اخیراً تصمیم گرفته است تا فن آوری های جدیدی را اتخاذ کند تا از نظارت بدون وقفه در زمان تخلیه نفت اطمینان حاصل کند و محاسبات دقیق تری انجام دهد.

برای این پروژه، پیمانکار برنامه SCADA را طراحی كرد و آن را با راهکارهای لایه دسترسی شبکه ادونتک (Advantech) تلفیق كرد تا داده های جمع آوری شده را نمایش دهد، مقدار نفت را به طور دقیق هنگام تحویل در ساحل محاسبه كند و بر روی فرآیند تخلیه آن از راه دور نظارت کرده و هر زمان که لازم باشد خطوط لوله نفت را خاموش یا روشن نماید.

راهکار لایه دسترسی شبکه ادونتک (Advantech) دارای ویژگی های زیر می باشد:

• شامل پلتفرم های جمع آوری داده ها (DAQ) برای استفاده در فضای باز که قادر به تحمل شرایط سخت محیطی در بنادر هستند.
• داشتن رابط های ورودی و خروجی کافی برای اتصال به دستگاه های مختلف.
• پشتیبانی ازپروتکل DNP3 برای تبدیل داده ها به یک فرمت مناسب برای استفاده توسط SCADA
• شامل یک کامپیوتر صنعتی است که برای پردازش حجم گسترده داده ها طراحی شده است.

پیاده سازی پروژه

Advantech دو راهکار برای توسعه پروژه ارائه داد. یکی ESRP-PCS-ADAM3600 بود. در این پروسه یک پلتفرم جمع آوری داده ها در لایه دسترسی شبکه داده ها را جمع آوری می کند و بر دستگاه های متصل نظارت می کند. دیگری ACP-4000 بود، به این صورت که یک کامپیوتر صنعتی با عملکرد بالا بکار گرفته می شود که برنامه SCADA طراحی شده توسط پیمانکار را اجرا کند.

ده ها سیستم ESRP-PCS-ADAM3600 به ترتیب در قسمتهای ابتدایی، وسط و انتهای بسیاری از خطوط لوله نصب شده اند و در دو طرف چپ و راست اسکله های متصل به تانکرها به سواحل قرار دارند. این سیستم ها از رابط های ورودی و خروجی بهره میبرند که داده هایی در مورد دما، جریان آب و شرایط آب و هوایی جمع آوری می کنند. در مرحله بعدی آنها این داده ها را پیش پردازش می کنند و از طریق پروتکل های ارتباطی تبدیل کرده و به واسطه شبکه بی سیم 4G در ACP-4000 در اتاق کنترل برای نمایش و سایر فرایندهای محاسباتی بارگذاری می کنند.

از طریق ACP-4000 در اتاق کنترل، پرسنل می توانند بر فرآیند تخلیه نفت نظارت کنند، دریابند که آب و هوا در بنادر چگونه می باشد، از طریق اتصالات بی سیم برای سیستم های جمع آوری داده ها در لایه دسترسی شبکه جهت باز/بسته شدن دریچه ها یا پمپ های خطوط لوله نفت، دستورات لازم را صادر می کنند و دقیقاً می فهمند که چه مقدار نفت از یک نفتکش منتقل شده است.

ESRP-PCS-ADAM3600، که شامل ADAM-3600 (یک ترمینال جمع آوری داده از راه دور) و WISE-PaaS/EdgeLink (یک برنامه تبدیل پروتکل) می باشد که یک راهکاراز قبل آماده شده برای لایه دسترسی شبکه است که بدون نیاز به برنامه نویسی یا تنظیمات پیچیده، داده های دستگاه های لایه فیلد را به راحتی جمع آوری می کند. این پلتفرم در دمای بین 40- و 70 درجه سانتیگراد کار می کند و چندین رابط ورودی/خروجی آنالوگ و دیجیتال را فراهم می آورد.

علاوه بر این با داشتن چهار اسلات برای توسعه انواع سیگنال های ورودی/خروجی، این پلتفرم می تواند با تعداد زیادی دستگاه ارتباط برقرار کند.

این پلتفرم از شبکه های کابلی و بی سیم پشتیبانی می کند. در این پروژه، داده ها از طریق شبکه بی سیم 4G ارسال می شود، زیرا استقرار کابل های شبکه در اطراف بنادر کار آسانی نیست. کارت حافظه SD این واحد جمع آوری داده همراه با نرم افزار WISE-PaaS/EdgeLink (که باعث ایجاد نشان زمان بر روی داده ها می شود و حتی پس از قطع اتصال داده را ارسال می کند)، یکپارچگی داده ها را تضمین می کند. این قضیه کمک می کند تا محاسبه میزان نفت جا به جا شده حتی در هنگام قطع شبکه بی سیم با دقت کامل انجام شود.

پلتفرم جمع آوری داده لایه دسترسی دارای یک ویژگی پیش پردازش مفید است که به کاربران امکان می دهد بدون نیاز به نوشتن برنامه، داده های خام را به اطلاعات معنی دار تبدیل کنند. به عنوان مثال، می توانید از فرمول های داخلی برای تبدیل 10 میلی آمپر به 100 درجه سانتیگراد استفاده کنید یا داده های دما و فشار را برای تخمین جریان آب استفاده کنید. علاوه بر این ، سازگاری این پلتفرم با پروتکل های Modbus، DNP3 و IEC-60870-5-104 آن را قادر می کند تا داده های خود را به یک قالب مناسب تبدیل کرده و در SCADA بارگذاری کند. بنابراین به جدول زمانی توسعه یک پروژه سرعت می بخشد.

خلاصه

برای واردکنندگان نفت، کارگران بندر و متصدیان نفتکش بسیار مهم است که ضمن به دست آوردن اطلاعات دقیق در مورد مقدار نفت تخلیه شده، بدون هیچ خطری آن را تخلیه کنند. در این عرصه، IoT برای ایجاد همکاری هوش انسان و فناوری مفید است.

این پروژه فقط در چند ماه به اتمام رسید. پلتفرم جمع آوری داده لایه دسترسی شبکه ادونتک دارای طراحی ورودی و خروجی ماژولار، دمای عملیاتی گسترده، سازگاری با چندین پروتکل ارتباطی و قابلیت اتصال به شبکه های کابلی و بی سیم است. اگر این پلتفرم و همچنین پشتیبانی فنی کمپانی ادونتک نبود، توسعه دهنده SCADA می بایست تلاش و وقت خیلی بیشتری را صرف می کرد تا برای زمان تخلیه و محاسبات دقیق نفتی، به نظارت آنلاین و دقیق دست یابد. در همین راستا، ادونتک به همکاری نزدیک برای ایجاد راهکارهای IoT برای مشتریان در حوزه  انرژی ادامه خواهد داد.