无线技术将对发电行业的经营方式产生重大影响，但目前发电行业中的无线资源几乎未被开发。无线技术使得用于提高监控和资产利用率的设备之间可以进行更大程度地互联，同时可促进提高生产率、正常运行时间及整体经营绩效的新型应用软件的发展。

        作为世界经济的一部分，工业自动化到目前为止仍没有成功地利用无线技术。石油天然气、化工、电力和水处理这些重要行业仍然大量使用原有的硬连接控制系统来管理工厂。典型的过程工厂有l000多个测量点，同时很多增加点因需要每点绕线成本而不能进行测量。本文将锁定上述行业为了加强固定资产管理而对标准相容、无线和基于传感器技术的需求，以及将产生的收益进行概述。
        大多数工业设备通过网络将设备和仪表与控制和管理系统连接起来。尽管这些系统很复杂，但多数操作附有简单的模拟信息，如温度、压力、等级和流量读数。而且这些信息很有效，如果这些控制和管理系统可以访问数据，将能够增加其价值。接入访问数据后，系统除了可以从一个装置接收过程测量结果，发送如“开 /关”和“打开/关闭”指令或命令工厂在运行的设定点做出回应外，还可以做更多的事情。
        实际上，工厂中大多设备和仪器是用来收集和维护本身能效、个体过程或工厂整体运行的相关智能数字数据，这些数据极具价值。例如www.cechina.cn，经理层人员可以利用这些数据预测那些能够引起工厂停工的问题将在什么时候出现。但遗憾的是，这些数据中的大部分都“沉淀”在设备中，工厂操作人员不能通过简单的方法获得这些数据财富并很好地利用它们。

        图1  在过去大多数情况下，所有电厂都无法利用高速可寻址远程传感器（HART）技术来持续接入重要数字数据

        固定资产管理（PAM）可使用无线技术利用先前捕获的高速可寻址远程传感器（HART）数据，PAM系统的使用被认为是资产绩效管理的最佳实践。 PAM应用软件可通过保持与工厂各方的联系来帮助改善设备性能并提高固定资产的可用性和可靠性，其中包括过程、机械制造和电气设备与现场设备、分析仪表和网络间的联系。PAM系统的作用，是监控资产健康、预测潜在的问题和故障，以及对维护和运行工作给出决议。PAM是有关优化特定固定资产绩效、可用性和可靠性的应用软件，本文将集中介绍其在机械制造、生产和自动化方面的应用。
        PAM的作用包括：
        监控资产健康。在很多情况下，理想的做法是通过实时测知来发现潜在的问题，并不像我们经常采用的每周、每月、每季度或每年所进行的一次测知。
        通过评估资产健康数据来预测潜在可能发生的问题。
        选出处理特定问题的最佳做法。
        预防及解决问题的行动，如分配维修仪器任务单等。
        PAM应用功能通常包括：
        工厂启动和试运行管理。
        校准和合规管理。
        监控智能现场设备。
        现场数据分析，如对振动模式或阀门署名的分析。
        与企业资产管理及计算机控制维修管理系统相结合。
        PAM系统的兴起由众多因素推动，其中包括固定资产的快速增长、越来越少的现场工作人员，以及因婴儿潮一代老龄化而不断增加的退休率。目前，技术人员需要维护更多的线路，而且并不是每个技术人员的技能都很全面，PAM系统不仅是劳动力的一个重要补充控制工程网版权所有，同时也可以用来进行有效的资产管理。考虑到这些推动因素，加工制造公司意识到维持有竞争力的固定资产回收比仅仅依赖人工努力收效更大。
        ARC咨询公司是致力于帮助公共事业公司处理电厂运行管理和提供技术决策的咨询公司。ARC咨询公司表示，PAM系统的功能不仅仅是完善维修工作。 ARC预测，通过使用PAM系统，未经计划的电厂故障数量将降低近45%，而停机时间将可能缩短到略微超过20%。另外，电厂经理层人员可将配件存货成本和产品缺陷分别降低25%和l0%。除此之外控制工程网版权所有，ARC预计资产绩效可能会提高大约40%，而员工效率和工厂有效性将分别提高约20%和15%。
        HART仪器无线接入的另一项应用是远程现场设备管理。例如www.cechina.cn，车间维护人员可通过远程调整配置参数CONTROL ENGINEERING China版权所有，来节省时间和减少人工投入。维护人员也可通过无线PAM系统，减弱上限和下限范围的设定，而不需要亲自定位仪器或提供书面报告。

        图2  无线适配器可以用以上方式连接，并绕过Legacy控制系统以及使用先前安装的HART仪器去处理数据无线传输

        使用无线技术进行仪器改造
        发电行业是继续广泛使用陈旧硬连接控制系统进行电厂运行的一个行业。电力行业认为，新建电厂并不是一个划算的选择，长久以来一直选择对老化的设备进行改造。无线传感器网络技术作为电力行业应该考虑的用于改造项目的一种新的工业技术正在兴起，该技术可作为现场设备级工具对想要提高生产率的电厂进行价格合理的升级改造。
        如果预算和时间允许，针对控制方案，每一个电厂都有一系列要增加的测量点。在增加无线传感器测量点时，利用无线技术将智能无线仪器用于现有硬连接仪器的改造，可使电厂不必执行全新的无线安装启用，从而将电厂的停工和生产中断降低到最少程度。但是，通常旧的仪器已经就地布线，除非已经增加了新的仪器测量点，否则很难对全新的无线现场设备和网络基础构架的额外费用进行调整。电厂的特定线路布局和数据监测需求，将决定电厂从有线到无线基础构架转变过程所需的实际费用。
        多年来，电厂已经使用智能HART仪器替换了原有的4~20mA现场仪器。像HART仪器这样的智能设备可对其自身性能、试运行、状态、校准和生产过程的相关数字数据进行收集和维护。接入这些数据，可以帮助管理层人员预测那些将引起电厂停工的问题何时可能发生。而使用原有的控制系统，由于需要向系统添加HART调制解调器，这使得HART仪器的诊断和数字能力不能在连续接入（图l）下使用。此类HART仪器主要用作4~20mA模拟现场仪器。
        为了处理这一问题，无线产业正在为此研制标准。近期发布的WirelessHART和即将发布的国际自动化协会（ISA）l00.11a这些新兴无线标准，可用来支持无线适配器的设计，而这些设计可用于对现有4~20mA回路的改造。这些标准使得数据的提取以及将这些数据无线传输到电厂的应用软件应用而生，如PAM系统或过程历史数据库应用软件，这些软件进而将促进运行的完善。
        适配器可与4~20mA回路上的任意一点连接，以实现对现有HART设备进行直接改造，从而可将智能数据无线传输到关键电厂和企业的应用软件中。将无线基础设施用于对现有HART设备的改造，数据可以绕过原有控制系统（图2）。
        除了PAM系统，智能仪器的无线改造对控制室操作来讲具有相当价值。例如www.cechina.cn，数字化过程值可以为操作人员提供一种4~20mA模拟信号之外的选择，尤其是当模拟信号出现问题的时候。这些无线改造同时也可以提供一些全新的测量点，如果可现场获得电源，任何与无线适配器合并使用的4~20mA有线仪器都能够轻松添加一次测量，这对进行高级控制决策有很大的价值。
        预计，在2500万HART在用设备中有多达85%的设备不能将数字数据直接连入那些可对工业设备进行管理和监控的系统中。制定这些新标准的目标之一CONTROL ENGINEERING China版权所有，就是要能够开发产品。而这些开发的产品，可通过与更多传感器进行直接连接，展示在捕获、智能数据以及可轻松接入固定资产信息方面的强大功能。

        图3  过程行业自动化投资不断超过预期

        无线标准改变运行环境
        在新产生的ISA100和Wireless HART无线标准的推动下，无线技术正快速被采用。这两项正在开发中的标准，主要用于工业无线传感解决方案。
        HART通信基金会（HCF）正致力于开发WirelessHART标准，该标准计划利用从将近2500万已安装HART设备中收集的数据。 HART是一种非常流行的工业协议，而WirelessHART将专门适用于过程行业，其目标是在现实工业设备应用软件中进行可靠、稳健及安全的无线通信。ISA100是另外一个标准，该标准支持多种协议，其中包括HART以及工程和工厂自动化应用软件。开发WirelessHART标准和ISA100 标准的两家团体正在合作，以确保无线标准化的持续性和统一性。
        目前，在工业设置中典型的无线部署通常要求从单一供应商购买专有的无线仪器及系统。伴随这一策略产生的令人头疼的事情，包括对供应商的依赖、复杂的电厂职工分类及不断提高的项目和维修成本。两项标准的共同目标，就是通过允许供应商生产可与其他供应商生产的设备共同工作的基础设施产品，以及可与电厂已安装设备进行共同工作的产品，来缓解这一令人头疼的做法。当在公开标准基础上进行设备无线改造时，这些设备可与已安装系统和设备共同工作，同时还可通过低成本和低风险方式鼓励无线传感技术的大范围使用。
        使用WirelessHART标准的重大益处，就是容许供应商在不对设备进行任何改动的情况下，开发可与已安装的HART设备直接进行连接的适配器。这些适配器将提取智能HART数据，并将其直接无线传送到工厂和企业应用软件中，其中包括固定资产管理、能源管理或监测及控制系统。这些数据将被很好地用于预先维护工作和避免重大问题的产生，如未预期的电厂停工。
        每一个HART设备预计包含35~40个能够用于提高工业设备性能的数据项。这一数量因设备的不同而不同，但是该数据可以从性能、校准设置、标准过程变量以及与设备相关的大量诊断警告中鉴别设备。设备改造使得所有这些变量可持续接入电厂应用软件中，同时可以大大完善固定资产和电厂运行的管理。
        这个具有代表性的保守行业对无线技术的不断需求，是由电厂对效率和竞争性的需求所产生的。如果WirelessHART和ISA100标准即将获得成果，终端用户对无线技术的安全、可靠性和互用性的担忧将减少，对其采用率将提高。最近发布的一份分析简述中提到，科技行业及策略咨询公司（VDC）认为无线技术正在监控和测量应用软件，以及在现有设备和网络紧密结合期望的带动下不断发展（图3）。
        无线技术是未来的发展潮流
        工业领域广泛认可的一个事实，是依赖品质低劣的、有缺陷的或配置差的系统会产生较高的运行和维护成本。但符合正在制定的无线标准，同时设计又精良的无线升级改造，将为电力行业带来生产率、运行时间以及整体优越性能方面的新一级提升。跨越特定行业部门的无线应用正在部署之中。
        例如www.cechina.cn，与电厂控制系统无线连接的掌上电脑和平板电脑增强了操作人员的移动性。这使操作和维护人员可在控制室内任意走动，而无线视频则增强了过程和电厂的安全性。此外，一系列为固定资产和员工所做的实时定位服务也即将产生。
        要充分利用这些新兴的应用软件，就需要工业无线基础设施既安全又稳固。最新的技术及正在兴起的标准，可保证企业在高度安全和稳固的模式下运行。如同任何有线网络一样，无线通信的恰当设计、构建及为了保证可靠运行所进行的良好维护，都是至关重要的。
        维护无线系统
        一旦一个安全稳固的无线基础设施建成后，就需要对其进行维修和管理，以保证正常运行。尽管比起有线网络，无线网络会节约巨大的成本，但无线网络的本质特征却要求更多的管理。维护安全密钥、回应临时或恶意干扰，以及管理不断变化的技术和标准也只是一部分需要专门人员进行管理的无线技术功能，通常典型电厂的本地IT组织不必拥有此类专家。很多机构发现，将实时管理及最优化无线基础设施进行外包是最具有成本效益和安全性的做法。
        遗憾的是，很多机构只允许包含多重技术、协议和频率的无线网络在特定方式下发展，这无疑会导致无线技术改造以失败告终。实现无线平台全功能实施的关键，就是对网络进行自上而下的设计和管理。无线平台可提供解决方案，如对PAM现有仪器的升级改造。