McWill技術(shù)在油田地面建設(shè)的應(yīng)用

【摘要】本文對(duì)油田地面建設(shè)的需求進(jìn)行分析，針對(duì)需要的特點(diǎn)及McWill的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合評(píng)述，提出基于McWill系統(tǒng)構(gòu)建油田地面建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的的無(wú)線通信方案及構(gòu)建特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】McWill 無(wú)線;油田地面建設(shè)

一、McWill技術(shù)

McWiLL（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，多載波無(wú)線信息本地環(huán)路），于2010年被ITU確認(rèn)為移動(dòng)寬帶無(wú)線接入技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)第一個(gè)擁有國(guó)家授權(quán)頻段并制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)制式。

McWiLL單基站占用5MHz的載頻帶寬，最高吞吐量為15Mbit/s，終端最高吞吐量為3Mbit/s，最多能支持并發(fā)300路語(yǔ)音，是目前可商用的、支持移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)。McWiLL支持固定、便攜、全移動(dòng)模式下的各種應(yīng)用。

二、油田建設(shè)的需求

隨著我國(guó)信息化建設(shè)及通信技術(shù)的高速發(fā)展，油田地面建設(shè)的安全性及智能化要求也隨之升高，主要矛盾集中在以下幾點(diǎn)：

1.石油的需求與生產(chǎn)成本

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及民生現(xiàn)已進(jìn)入的高速發(fā)展階段，對(duì)石油類產(chǎn)品的需求的正在呈幾何式增長(zhǎng)，而相對(duì)的油田生產(chǎn)作業(yè)效率幾十年來(lái)卻幾近不變，同時(shí)因?yàn)橛吞锏陌l(fā)展，油井的日趨分散，造成了人員的增多和管理的困難，這使得石油的成本相應(yīng)增加，不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.安全性要求與全天候工作

石油行業(yè)對(duì)于安全作業(yè)的要求非常高，而因其較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值使得不法分子的偷油、盜油行為又屢禁不止，同時(shí)油井的開采、儲(chǔ)運(yùn)又是一種全天候的作業(yè)模式，使得對(duì)油田地面建設(shè)的安全管理成為難點(diǎn)之一。

3.地形因素與合理化布線

由于油田的油井多分布于偏遠(yuǎn)地帶，地廣人稀，且分布并不均勻，光纖作為最高速、最安全的通信介質(zhì)，無(wú)法滿足全地形、靈活性構(gòu)網(wǎng)、滾動(dòng)化擴(kuò)展及移動(dòng)化作業(yè)的要求。

4.高帶寬要求與通信安全

為保證作業(yè)安全及智能化管理，視頻監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集將作為油井上的基本配置，這將要求有至少1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，而一般公網(wǎng)的3G、4G的主要客戶群為公眾，主要為下行業(yè)務(wù)，其上行業(yè)務(wù)不能支持大量數(shù)據(jù)回傳的業(yè)務(wù);同時(shí)，由于公網(wǎng)通信主要面對(duì)公眾運(yùn)營(yíng)，存在著巨大的信息泄露隱患，且隱患點(diǎn)遍布整個(gè)傳輸環(huán)節(jié)，而專用的高帶寬VPN通道費(fèi)用又較為昂貴。

5.經(jīng)濟(jì)性

物聯(lián)網(wǎng)的目的為簡(jiǎn)化管理，精簡(jiǎn)人員，提高效率，如果建設(shè)的費(fèi)用過(guò)高，將嚴(yán)重降低其建設(shè)的必要性，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性也是一個(gè)重要的參數(shù)。

三、McWill對(duì)于油田地面建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

1.高帶寬、高覆蓋率

McWill采用智能天線技術(shù)，通過(guò)空間波束賦形可有效的提高鏈路預(yù)算，從而保證較大的覆蓋范圍。工作在400MHz頻段的McWill基站可以覆蓋半徑最大可達(dá)20～30km;工作在1800MHz頻段的McWill基站可以覆蓋半徑可超過(guò)10km。城區(qū)單基站典型覆蓋半徑也可達(dá)到1～3km。

McWill系統(tǒng)采用了最小8kb/s的細(xì)顆粒帶寬分配機(jī)制，單基站支持雙向各300個(gè)并發(fā)信道，提供大用戶量并發(fā)服務(wù)，十分適合油田地面建設(shè)的系統(tǒng)需求。

2.安全、可靠

McWill作為擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的無(wú)線寬帶技術(shù)，具備完善的加密認(rèn)證策略等安全機(jī)制。同時(shí)在終端管理能力、端到端業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)控制能力以及安全性、可靠性防護(hù)上普遍高于公網(wǎng)無(wú)線寬帶通信終端，可以滿足油田地面建設(shè)對(duì)工業(yè)級(jí)傳感器、控制器、機(jī)械設(shè)備、儀器儀表的端到端調(diào)度、管理及控制的要求。

3.易于擴(kuò)展、構(gòu)網(wǎng)

McWill系統(tǒng)具有高帶寬、高覆蓋、非視距傳輸、高抗干擾等特性，同時(shí)在雨雪等惡劣天下的高穩(wěn)定性有效的保證了油田地面建設(shè)各單體的通信需求?；镜陌惭b簡(jiǎn)易、快速，利于油田的滾動(dòng)性發(fā)展。

同時(shí)McWill技術(shù)作為大唐、烽火等17個(gè)廠商均擁有制造使用權(quán)的技術(shù)，在設(shè)備選擇上有很大的可選性，同時(shí)避免了牌照壟斷造成的困擾。

四、基于McWill技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

1.油田地面建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)架

圖1

如圖1所示，一般的油田建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、傳輸層級(jí)應(yīng)用層。其中感知層的目標(biāo)為現(xiàn)場(chǎng)，利用各種數(shù)據(jù)采樣設(shè)備，對(duì)目標(biāo)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和視頻圖像等進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸層的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行回傳，最終數(shù)據(jù)進(jìn)入應(yīng)用層的各種服務(wù)器或管理器中進(jìn)行處理。

2.基于McWill的物聯(lián)網(wǎng)

因McWill的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是儀表數(shù)據(jù)信號(hào)還是視頻數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)McWill網(wǎng)絡(luò)是透明的，因此，對(duì)于油田地面建設(shè)的感知層的各種信號(hào)均可利用McWill系統(tǒng)提供的MEM模塊，供第三方二次開發(fā)數(shù)采終端，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

因每個(gè)井場(chǎng)的工業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)總和較大，一般為1～2Mbit/s，而單個(gè)MEM模塊的數(shù)據(jù)流量可達(dá)3Mbit/s，并且可根據(jù)需要調(diào)節(jié)上下行分配比，因此McWill技術(shù)非常適合油田地面建設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。

McWill技術(shù)上支持VLAN的無(wú)線技術(shù)，可以在軟件上劃分管理區(qū)域，利用管理及通信安全，同時(shí)MEM模塊接口可根據(jù)需要配置適合以太網(wǎng)的RJ45接口，也可以配置成適合RS485/RS232協(xié)議的串口，便于儀器儀表的接口配套。

五、結(jié)束語(yǔ)

McWill寬帶無(wú)線通信技術(shù)是中國(guó)石油油氣田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)的首選無(wú)線通信系統(tǒng)，并已經(jīng)在大慶油田、華北油田大規(guī)模商用。主要領(lǐng)域包括控油機(jī)、計(jì)量間、中轉(zhuǎn)站及聯(lián)合站的自動(dòng)化測(cè)控、視頻監(jiān)控及生產(chǎn)調(diào)度，可以大幅提升油田資源優(yōu)化配置水平及勞動(dòng)生產(chǎn)效率。