油田无线通信技术应用分析

2010-04-17张敏

科技传播 2010年6期

张敏

中国石油长庆油田分公司通信处，陕西西安 710201

1 无线Mesh网络协议

油田的采油作业区、输油管线、泵站和储油罐等大都分布在野外，地域宽广，上百平方公里以上，地表环境复杂。长期以来，巡视员或维修工的定期巡查是不可或缺的，但随着油田现代化管理进程的不断加快，迫切需要一种全天候的、24小时无人值守的监控方式，以保证采油井、输油管和储油罐不会因复杂的工作状况、现场人员的违章操作、不法分子的蓄意破坏等造成不必要的损失。因此，部署一套无线视频监控网络和无线工况数据监控网络是非常有必要的。在通常情况下，由于监控点分布在较广阔的范围内，并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，或者因为物理因素难以架设线缆，如遇到河流山脉等障碍时，传统的有线方式都不能很好的完成网络覆盖。无线视频监控解决方案可很好地解决上述问题。油田采用PowerMesh无线视频监控解决方案，无需铺设网络电缆，可迅速方便地在各种需要的地方布署数字摄像设备，在需要数据监控的地点部署一套数据采集传感器，建立全新的视频监控系统和数据监控系统，具有很强的灵活性和可扩充性。采油作业区采用PowerMesh无线接入设备，将数十个监测点与中央控制中心连接起来。现场监控点安装的摄像机所摄录的实时、高清晰视频图像通过无线MESH网络回传到作业区的监控中心，同时也完成了远程监控点的控制和设置。

2 生产无线实时监控e-SCADA系统

2.1 网络协议单一、开放

系统建立在高速以太网的基础上，支持单一的网络TCP/IP 协议标准。实时监控采用简单IPX协议构成局域网（LAN），与TCP/IP 协议完全兼容；系统本身又可接入Internet支持外部的TCP/IP拨号访问，从而在更高层面上构成开放的网络协议结构。

2.2 实时监控功能

1）实时采集各种监控数据（包括电力状况参数、井口温度、油压、套压、负荷、光杆位移；

2）分离器液位、压力、温度，集油管汇压力、温度等）；

3）实时测取示功图、凡尔漏失图、电流图；

4）实时检测和控制各种现场设备的运行状态；

5）自动诊断和分析各类故障、越限、非法闯入、柜门警等并予以报警指示；

6）记录各种事件的日志信息；

7）点检有关设备如继电器、接触器等使用寿命并予警示。

2.3 数据库管理功能

1）全汉化的人机界面；

2）实时监控数据的记录/存储/显示；

3）历史数据的浏览/回顾分析/保存/刷新；

4）统计图表的显示/打印；

5）趋势曲线分析/显示/打印；

6）计划调度管理；

7）提供网上浏览访问和文件下载等。

3.3 接入方式

1）SCDMA无线接入方式

SCDMA是同步码分多址的无线接入技术，它采用智能天线、软件无线电以及自主开发的SWAP+空中接口协议等先进技术，是一个全新的拥有完整自主知识产权的无线通信技术标准。目前，油田通信已经构建了SCDMA无线通信网，已建基站450余座，覆盖整个油田五千多平方公里。以SCDMA无线通信网为依托，可以实现对遍布在大庆油田的无人值守机采井、计量间进行自动检测、数据采集和控制。

2）光纤接入方式

光纤接入作为搭建数据传输网络的一种有线接入技术，它拥有容量大、传输频带宽（可以提供100M的宽带接入）、信号损耗低、抗干扰能力强等优点，是油田数字化建设中传输技术的最佳选择。光纤接入方式不但可以实现视、音频信号的高质量传输；同时，还能保证采油矿各站点自动化采集数据的实时传送；另外，也将为油田下一步办公自动化建设提供宽阔的网络空间。

4 传感器网络体系结构

传感器能量的供应是采用电池，节点能量有限，考虑尽可能的延长整个传感器网络的生命周期，在设计传感器节点时，保证能量供应的持续性是一个重要的设计原则。传感器节点能量消耗的模块主要是包括传感器模块、信息处理模块和无线通讯模块，而绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。

在无线传感器网络中，路由协议不仅关心单个节点的能量消耗，更关心整个网能量的均衡消耗，这样才能延长整个网络的生存期。同时，无线传感器网络是以数据为中心的，这在路由协议中表现的最为突出，每个节点没有必要采用全网统一的编址，选择路径可以不用根据节点的编址，更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。目前提出了很多类型的传感器网络路由协议，就是基于上述的目的。