淺談無線通信技術在油田自動化中的應用

陳浩(中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 124010)

淺談無線通信技術在油田自動化中的應用

陳浩(中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 124010)

近年來，在油田開采中不斷應用各種先進的技術。無線通信技術是一種現(xiàn)代先進通信技術，其在油田開采中的應用正日益廣泛。無線通信技術主要應用了無線網(wǎng)橋和無線傳感器網(wǎng)絡，其是有線網(wǎng)絡通信技術的一種補充。本文主要探析了無線通信技術在油田自動化中的應用，希望能對相關工作具有一定的參考與幫助。

無線通信技術；油田自動化；無線網(wǎng)橋；無線傳感器

無線通信技術在油田自動化中有著十分重要的應用?，F(xiàn)在市場上的無線傳感器類型較多，而在實際油田開采中，常應用壓力傳感器、溫度傳感器、流量計傳感器以及載荷傳感器等。無線通信技術雖然并不能作為油田開采中的主要通信技術，但是卻是有線網(wǎng)絡通信技術的重要補充。在一些特殊場合，如儀表控制線布線較密集的地方或是地面施工較復雜的地方，均可以應用無線通信技術。以下筆者就聯(lián)系實際，對無線通信技術在油田自動化中的應用進行簡要介紹。

1 無線網(wǎng)橋

無線網(wǎng)橋的設計是為了通過無線技術來實現(xiàn)遠距離點對點網(wǎng)絡互聯(lián)。分散的兩地的獨立網(wǎng)絡，可以在無需考慮物理線路的情況下，通過無線網(wǎng)橋實現(xiàn)相互連接。

1.1 無線網(wǎng)橋的工作方式

在我國現(xiàn)在的油田開采中，主要是應用5.8G頻段的網(wǎng)橋，該頻段無須申請無線執(zhí)照，在部署起來要遠遠方便于其他有線網(wǎng)絡設備。無線網(wǎng)橋有點對點、點對多點以及中繼連接和以上兩者的結合這三種工作方式。在實際應用中，需要結合油田開采的實際通信需要和實際通信距離來選擇適合的無線網(wǎng)橋工作方式。一般情況下，當終端距離較遠時，宜采用點對點的方式；當終端距離較近時，宜采用點對多點的方式；而當同時出現(xiàn)以上兩種情況時，則宜采用中繼連接和以上兩者相結合的方式。另外，在采購設備時，應根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的真實傳輸情況，來確定相關技術要求和參數(shù)。

1.2 無線網(wǎng)橋的優(yōu)勢

無線網(wǎng)橋具有其獨特的優(yōu)勢。無限網(wǎng)橋在布設時，只需在兩個終端架設室外接收、發(fā)射設備及室內(nèi)單元，即可實現(xiàn)無線通信，而不用鋪設物理電纜。所以，無線網(wǎng)橋的移動性要比有線網(wǎng)絡要強。在油田內(nèi)部，往往會劃分有很多個計量站，無論是其現(xiàn)場的實時運行參數(shù)還是視頻監(jiān)控信息，都是通過網(wǎng)絡傳輸至中央控制室當中的。這種情況下，應采用點對多點的無線網(wǎng)橋工作方式，分別在中央控制室和各計量站當中架設中心全向天線和終端用戶天線。若是出于實際需要，油田內(nèi)部也增設了計量站，那么油田內(nèi)部的計量站只需架設一個遠程用戶終端，以簡化網(wǎng)絡擴展的步驟、提高網(wǎng)絡擴展的效率。

2 無線傳感器網(wǎng)絡

無線傳感器網(wǎng)絡簡稱WSN。在油田開采中，無線傳感器網(wǎng)絡是由大量的微型傳感器節(jié)點所組成的，這些微型傳感器節(jié)點均分布在油田監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，通過無線通信技術形成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)中主要包括以下幾個節(jié)點：傳感器、匯聚及管理。在油田監(jiān)測區(qū)域內(nèi)及附近分布著大量的傳感器節(jié)點，它們以自組織的方式構成一個網(wǎng)絡，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)沿其他傳感器節(jié)逐跳傳輸，期間其他節(jié)點均可處理這些數(shù)據(jù)。最終，數(shù)據(jù)經(jīng)多跳后路由到匯聚節(jié)點，再通過4G網(wǎng)絡等達至管理節(jié)點。用戶可以在管理節(jié)點上來配置及管理無線傳感器網(wǎng)絡，發(fā)布油田監(jiān)測任務、收集油田監(jiān)測數(shù)據(jù)。在油田開采中，無線傳感器網(wǎng)絡主要應用于儀表控制線布線較密集的地方或是地面施工較復雜的地方。

2.1 無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)點

無線傳感器網(wǎng)絡主要具有以下兩點優(yōu)點：①組建網(wǎng)絡速度快及移動性強：無線傳感器網(wǎng)絡可以在無需考慮物理線路的情況下，通過無線網(wǎng)橋實現(xiàn)相互連接，所以在組建網(wǎng)絡時只需要在接口安裝無線傳感器，并簡單設置好信道和地址，就可完成網(wǎng)絡的組建，十分快捷、簡單，且由于沒有物理線路，所以移動性強。②網(wǎng)絡擴展性好：當建設完無線傳感器網(wǎng)絡的基礎設備后，若后續(xù)需要對其網(wǎng)絡進行擴充，則只需要安裝無線傳感器并設置好相關參數(shù)即可簡單地實現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡的擴展。

2.2 無線傳感器網(wǎng)絡的不足

雖然無線傳感器網(wǎng)絡具有很多優(yōu)勢，但其也存在一些不足。無線傳感器網(wǎng)絡的不足之處在于：①實時性差：在利用無線傳感器網(wǎng)絡來接收油田監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中，是通過地址順序和輪詢方式，因此所監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)并非實時數(shù)據(jù)，具有一定的滯后性，不能對關鍵設備進行實時連鎖控制。②供電性差：無線傳感器主要是利用電池供電的，而電池的電量是有限的，雖然無線傳感器本身的耗能較低，但仍然需要每隔3～6個月?lián)Q一次電池，而不能長期連續(xù)使用。也因此，無線傳感器網(wǎng)絡的供電瓶頸乃是未來其在油田自動化應用中亟需解決的一項問題。

3 結語

綜上所述，近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，無線通信技術也日新月異。無線通信技術在油田自動化中的應用前景非常廣闊，雖然在大多數(shù)情況下，有線網(wǎng)絡通信技術仍然是主流，但無線通信技術作為其的一種重要補充，在實際應用中仍然有著諸多優(yōu)勢。進一步發(fā)展和完善無線通信技術，充分發(fā)揮出其優(yōu)勢，以最低的成本取得最優(yōu)的效果，是未來行業(yè)內(nèi)努力的方向。

[1]李寶嶺.無線通信技術在油田自動化中的應用[J].油氣田地面工程，2014，33(10):80-81.

[2]王愛民，楊勇，尹俊.幾種無線接入技術在油田自動化中的應用分析[J].信息系統(tǒng)工程，2011，(06):121-123.

[3]雷文禮，李建新，張水利.短距離無線通信技術在油田監(jiān)測中的應用[J].延安大學學報(自然科學版)，2010，29(01):56-58.

陳浩(1982- )，男，遼寧盤錦人，工程師，碩士研究生，主要從事通信設計。