無(wú)線通信技術(shù)在油田自動(dòng)化中的應(yīng)用

青海油田采油二廠

無(wú)線通信技術(shù)在油田自動(dòng)化中的應(yīng)用

李寶嶺青海油田采油二廠

無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線（微波）技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)Φ赜蛏媳容^分散的兩個(gè)地方的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，無(wú)需考慮物理線路。網(wǎng)橋位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層；數(shù)據(jù)鏈路層能夠進(jìn)行流量控制、糾錯(cuò)處理以及地址分配。目前油田上采用的無(wú)線傳感器有多種類型，包括壓力、溫度、流量計(jì)和載荷傳感器等。主要應(yīng)用于儀表控制線布線比較密集和地面施工比較復(fù)雜的場(chǎng)站內(nèi)部，或者是無(wú)法布線和地面上措施比較多的采油井場(chǎng)內(nèi)部。無(wú)線通信技術(shù)只是有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的一種補(bǔ)充，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)權(quán)衡利弊，主體采用有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，用無(wú)線通信技術(shù)作為一個(gè)輔助和補(bǔ)充，可投入最低的操作成本，取得最優(yōu)的使用效果。

無(wú)線網(wǎng)橋；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；通信

1 無(wú)線網(wǎng)橋

無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線（微波）技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)Φ赜蛏媳容^分散的兩個(gè)地方的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，無(wú)需考慮物理線路。網(wǎng)橋位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層；數(shù)據(jù)鏈路層能夠進(jìn)行流量控制、糾錯(cuò)處理以及地址分配。

1.1 工作方式

目前油田采用的網(wǎng)橋都是5.8G頻段的免申請(qǐng)無(wú)線執(zhí)照的頻段，因而比其他有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更方便部署。無(wú)線網(wǎng)橋有3種工作方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，中繼連接和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)合。根據(jù)油田實(shí)際通信的需要，以及通信距離的要求采用不同的工作方式：距離較遠(yuǎn)的采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的工作方式；終端距離相對(duì)較近采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作方式；如果是以上兩種地理情況同時(shí)出現(xiàn)，那么兩種工作方式相結(jié)合。

在設(shè)備的采購(gòu)過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際傳輸情況進(jìn)行技術(shù)要求的確定，如帶寬、通信距離、工作溫度等。

1.2 網(wǎng)橋的優(yōu)勢(shì)

無(wú)線網(wǎng)橋只需要在兩個(gè)終端進(jìn)行架設(shè)室外發(fā)射、接收設(shè)備和室內(nèi)單元，無(wú)需鋪設(shè)有線物理電纜。由于無(wú)線網(wǎng)橋架設(shè)比較簡(jiǎn)單，因此移動(dòng)性比較強(qiáng)，搭建臨時(shí)局域網(wǎng)比較方便。

油田內(nèi)部分了很多個(gè)計(jì)量站，這些計(jì)量站的現(xiàn)場(chǎng)工藝運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌厥摇４藭r(shí)需要采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接；在中控室架設(shè)中心全向天線，在各個(gè)計(jì)量站架設(shè)終端用戶天線。如果由于生產(chǎn)需要，在油田內(nèi)還要增加計(jì)量站，則只需要在這個(gè)計(jì)量站架設(shè)一個(gè)遠(yuǎn)程用戶終端即可，充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的方便、簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)勢(shì)。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

WSN是WirelessSensorNetwork的簡(jiǎn)稱，即無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)工控網(wǎng)絡(luò)、WIFI、3G或者4G等網(wǎng)絡(luò)到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

目前油田上采用的無(wú)線傳感器有多種類型，包括壓力、溫度、流量計(jì)和載荷傳感器等。主要應(yīng)用于儀表控制線布線比較密集和地面施工比較復(fù)雜的場(chǎng)站內(nèi)部，或者是無(wú)法布線和地面上措施比較多的采油井場(chǎng)內(nèi)部。

2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組建的優(yōu)點(diǎn)

（1）組網(wǎng)簡(jiǎn)單快捷、移動(dòng)性強(qiáng)。由于無(wú)線傳感器無(wú)需物理儀表控制線纜傳輸信號(hào)，只需在工藝連接接口安裝無(wú)線傳感器，進(jìn)行信道設(shè)置和地址設(shè)置等簡(jiǎn)單的設(shè)置就可以，這充分體現(xiàn)了其組網(wǎng)簡(jiǎn)單便捷、移動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

（2）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性好。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)完成后，如果要對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)充，只要接收終端有冗余端口，那么只需要現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)線傳感器并進(jìn)行簡(jiǎn)單地設(shè)置就可完成對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。

2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不足

（1）實(shí)時(shí)性差。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收終端接收無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)是通過(guò)地址順序進(jìn)行輪詢方式進(jìn)行傳輸采集，所以采集上來(lái)的數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而是有一個(gè)相對(duì)輪詢周期滯后，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)連鎖控制。

（2）供電性差。無(wú)線傳感器就是沒(méi)有物理儀表、線纜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表供電，無(wú)線傳感器通過(guò)電池供電；雖然無(wú)線傳感器屬于低功耗設(shè)備，但是電池電量有限，根據(jù)無(wú)線數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)間間隔的不同可使用3個(gè)月到6個(gè)月不等。因此，這也是無(wú)線傳感器的供電瓶頸。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)線通信技術(shù)日新月異，其未來(lái)發(fā)展前景是良好的，但是在很多情況下，有線鏈接技術(shù)比無(wú)線通信技術(shù)有更多的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線通信技術(shù)只是有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的一種補(bǔ)充，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)權(quán)衡利弊，主體采用有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，用無(wú)線通信技術(shù)作為一個(gè)輔助和補(bǔ)充，可投入最低的操作成本，取得最優(yōu)的使用效果。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.050