3G網(wǎng)絡(luò)在油區(qū)數(shù)字化建設(shè)中的應用探索

[摘 要] 無線3G網(wǎng)絡(luò)無疑是當下最熱門的通信技術(shù)，本文探討在中國電信CDMA 2000環(huán)境中，通過搭建視頻采集實驗平臺尋找一種3G技術(shù)與石油生產(chǎn)完美融合的可能。

[關(guān)鍵詞] 無線傳輸； 3G技術(shù)； 視頻采集

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 035

[中圖分類號] TN929.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）23- 0067- 01

1 前 言

油田數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)成為現(xiàn)代化油田發(fā)展的迫切需要，但是要在很短時間內(nèi)給每個井站、增壓點都鋪設(shè)光纜，增加工作人員值守，這些投入無疑是巨大的，而且還需要很好的后期服務(wù)與之配套。如果能在節(jié)省成本的同時又能滿足數(shù)字化建設(shè)的需要，則是最好的結(jié)果。考慮無線網(wǎng)絡(luò)的應用便成了首選。[1]

2 主要創(chuàng)新點

（1） 數(shù)據(jù)采集：油田基本采油單元是由多口油井、計量站以及其他分散設(shè)施組成，整個采油廠各種設(shè)施的工作狀態(tài)與采出油品的數(shù)據(jù)直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定必與原油質(zhì)量。目前油田由工作人員每日定時檢查設(shè)備運行情況并測量、統(tǒng)計采油數(shù)據(jù)，既浪費人力，又浪費時間。利用3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上報服務(wù)器，管理人員可以及時了解各個設(shè)備運行數(shù)據(jù)，從而確保油井的安全運轉(zhuǎn)。此外，通過該技術(shù)還可實現(xiàn)油田電力遠程無線抄表、油田熱注爐數(shù)據(jù)監(jiān)控等應用。

（2） 油田無線視頻監(jiān)控：通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺為授權(quán)用戶提供直觀、快捷、高效、穩(wěn)定的井場實時視頻圖像跟蹤服務(wù)。做到現(xiàn)場與基地的“零距離”調(diào)度指揮，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，快速提出科學、合理的整改要求，有效減少跑現(xiàn)場次數(shù)，更加安全、高效地實施采油作業(yè)。

（3） 3G應用：油田油氣井站使用3G技術(shù)實際上是利用3G信道無線和寬帶的特性，拋棄了其漫游的特性。帶寬使用上則利用了上下行帶寬的不對稱性，只占用相對寬松富裕的上傳帶寬資源，不會對緊張的下載帶寬資源造成太大壓力。[2]

3 數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求

在一個井場環(huán)境下，需要采集的數(shù)據(jù)如下：

（1） 上傳量：油水井場——井場視頻上傳 + 功能測量上傳 + 抽油機信號上傳 + 加藥機信號上傳 + 投球信號上傳 + 電量上傳 + 其他 = 600 kb，每個井場保證1 Mb更好。天然氣井場——井場視頻上傳 + 流量測量上傳+緊急截斷閥信號上傳 + 套管壓力信號上傳 + 其他 = 256 kb，每個井場能保證600 kb更好。

（2） 下傳量：油水井場——抽油機控制信號 + 加藥機控制信號 + 投球控制信號 + 其他 = 可忽略。天然氣井場——緊急截斷閥控制信號 + 其他 = 可忽略。

（3） 數(shù)據(jù)上傳間隔：一般5～10分鐘一次。

4 實驗平臺搭建

選擇的設(shè)備有EVDO無線路由器、單路視頻服務(wù)器、工業(yè)攝像機以及監(jiān)控終端PC各一臺[3]。3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為中國電信的CDMA 2000網(wǎng)絡(luò)。

選擇現(xiàn)場生產(chǎn)地作為測試點，結(jié)果顯示單個傳輸畫面有明顯的時延抖動現(xiàn)象，并且與信號接收地距離信號源遠近、有無障礙物遮擋則有明顯的聯(lián)系。上行速率基本達到250 kb/s，下行速率達到900 kb/s，傳輸速率不能滿足畫面順暢傳輸?shù)囊蟆?/p>

通過使用ping命令找到運營商的無線基站到數(shù)據(jù)上傳路由器間的延遲非常高，運營商在上行空間上控制得都很小，大概在250 kb/s。保證視頻正常展示，上傳速率最好要達到600 kb/s左右，故需要擴容傳輸帶寬[4]。

5 性能優(yōu)化

通過對發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化，將CDMA 2000的網(wǎng)絡(luò)帶寬上行提到最高，使用CDMA 2000 3G無線網(wǎng)絡(luò)分析軟件對網(wǎng)絡(luò)帶寬做數(shù)據(jù)統(tǒng)計。下行RLP層吞吐率最高速率為1 783.71 kbps，平均值為1 193.67 kbps，速率較快。上行RLP層吞吐率最高速率為951.2 kbps，平均值為734.31 kbps，速率較快。此數(shù)據(jù)基本滿足我們對井廠視頻、數(shù)據(jù)上傳的需求，但只能保證一路視頻的實時上傳。

6 3G網(wǎng)絡(luò)應用評價

無線帶寬資源畢竟有限，要通過優(yōu)化技術(shù)和設(shè)備配置緩解3G帶寬相對緊張的局面，有兩種思路：一是考慮到井場數(shù)據(jù)上傳間隔為5～10分鐘一次，每次占用的時間僅幾秒，可利用這一點，對某一個站所轄井場數(shù)據(jù)采用輪回占線發(fā)送的方式；井場視頻可采取文件導入技術(shù)，進行畫面切換，提高現(xiàn)有帶寬的有效利用率。二是采用3G + GPRS技術(shù)，由3G負責畫面?zhèn)鬏敚蒅PRS負責數(shù)據(jù)回傳，各負其責，提高信息上傳的保證率[5]。

綜上所述，3G技術(shù)所帶來的便捷是毋庸置疑的，它大大削減了不必要的成本消耗，無形中也提高了工作效益。但要想使3G技術(shù)和油田生產(chǎn)達到完美融合，一方面要利用好它靈活的組網(wǎng)形式，另一方面也要正視自身的一些缺陷。只有這樣才能做到有的放矢，更好地為油田建設(shè)服務(wù)[6]。

主要參考文獻

[1] 丁順. 淺談3G技術(shù)特點及其應用前景[J]. 黑龍江科技信息，2009（13）.

[2] 陳飛. 基于3G網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控終端[D]. 濟南：山東大學，2010.

[3]陳艷，陳偉.基于CDMA 1X的工業(yè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 自動化技術(shù)與應用，2006（4）.

[4] 孫海明. 基于CDMA 1X視頻監(jiān)控終端的設(shè)計[D]. 成都：電子科技大學，2007.

[5] 劉樂. 基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 南京：南京理工大學，2007.

[6] 李子旭. 淺析3G技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J]. 考試周刊，2010（51）.