無(wú)線數(shù)傳技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘要：隨著蘇里格氣田的高速發(fā)展，無(wú)線傳輸技術(shù)在蘇里格氣田開(kāi)始廣泛應(yīng)用。文章針對(duì)單井?dāng)?shù)傳系統(tǒng)的供電饋電問(wèn)題和單井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)集氣站傳輸緩慢等情況，提出單井風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和單井新式RTU實(shí)驗(yàn)通訊技術(shù)，對(duì)這幾種應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用進(jìn)行了研究與探討。

關(guān)鍵詞：第三采氣廠；無(wú)線數(shù)傳技術(shù)；數(shù)傳電臺(tái)；風(fēng)光互補(bǔ)；RTU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TN919 文章編號(hào)：1009-2374（2015）05-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0358

1 無(wú)線數(shù)傳技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 無(wú)線數(shù)傳技術(shù)的概念

無(wú)線數(shù)傳也就是我們通常說(shuō)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，又可稱為無(wú)線數(shù)傳終端、無(wú)線數(shù)傳模塊。它可以用現(xiàn)在我們都知道的GPRS、CDMA這樣的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行，也可以用專門的無(wú)線數(shù)傳模塊來(lái)操作，比如微波、WiFi等。

無(wú)線數(shù)傳是以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為通信平臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-232/485/TTL接口，按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可直接與RTU、PLC、智能儀表、單片機(jī)控制器、視頻攝像機(jī)等各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的下位機(jī)設(shè)備連接。

1.2 無(wú)線數(shù)傳技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）無(wú)線數(shù)傳為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)；（2）產(chǎn)品支持語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能，同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能；（3）有效降低地面建設(shè)成本，相比于傳統(tǒng)的光纜輻射，降低了地面工程投資及因征地而產(chǎn)生的各類外協(xié)問(wèn)題。

2 應(yīng)用中的數(shù)傳技術(shù)

在蘇里格氣田采氣廠建成初期，面對(duì)著蘇里格地區(qū)面積大井區(qū)范圍較廣的情況，結(jié)合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，采用了數(shù)傳電臺(tái)和無(wú)線網(wǎng)橋這兩種技術(shù)將單井?dāng)?shù)據(jù)傳輸至集氣站，再由輻射至各個(gè)集氣站的地面光纜將穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳至蘇里格氣田指揮中心以供生產(chǎn)決策使用。

2.1 數(shù)傳電臺(tái)

2.1.1 數(shù)傳電臺(tái)簡(jiǎn)介。數(shù)傳電臺(tái)是指借助DSP技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。

數(shù)傳電臺(tái)的使用從最早的按鍵電碼、電報(bào)、模擬電臺(tái)加無(wú)線MODEM，發(fā)展到目前的數(shù)字電臺(tái)和DSP、軟件無(wú)線電；傳輸信號(hào)也從代碼、低速數(shù)據(jù)到高速數(shù)據(jù)，可以傳輸包括遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)字化語(yǔ)音、動(dòng)態(tài)圖像等

業(yè)務(wù)。

2.1.2 數(shù)傳電臺(tái)使用現(xiàn)狀。（1）在建成初期，受當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，僅有數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)較為成熟。因此，在集氣站大面積使用了數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)，起到了將井口數(shù)據(jù)傳回蘇里格氣田指揮中心以供決策使用的作用；（2）然而數(shù)傳電臺(tái)作為一種早期無(wú)線傳輸技術(shù)，無(wú)法適應(yīng)蘇里格氣田數(shù)字化發(fā)展的步伐，它不能傳送連續(xù)的視頻數(shù)據(jù)，并且數(shù)傳電臺(tái)的傳輸穩(wěn)定性也不夠；（3）數(shù)傳電臺(tái)的信號(hào)很容易收到外界的干擾，從蘇里格氣田指揮中心下達(dá)指令時(shí)，它的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、數(shù)據(jù)延遲很大，無(wú)法滿足氣田日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求。

2.2 風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)

蘇里格氣田最早井場(chǎng)使用太陽(yáng)能板發(fā)電，在夏秋季光照時(shí)間充足的時(shí)間能滿足單井?dāng)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的需求，但是在春季，尤其是冬季晝短夜長(zhǎng)或連陰時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候，單井?dāng)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)經(jīng)常性饋電，無(wú)法正常運(yùn)行。

2.2.1 單井供電系統(tǒng)改造。井場(chǎng)供電部分加裝風(fēng)光互補(bǔ)供電部分，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備功耗統(tǒng)計(jì)，整體設(shè)備功耗在15W左右，井口設(shè)備24小時(shí)不間斷工作，根據(jù)烏審旗氣象資料和近幾年的經(jīng)驗(yàn)，按照連續(xù)5天陰雨天的條件，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的配置包括太陽(yáng)能電池板60W一塊，300W磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)一臺(tái)，蓄電池65AH一塊，風(fēng)光互補(bǔ)控制器一臺(tái)。采用新的供電方式可以用最短的時(shí)間將蓄電池充滿，即使連續(xù)天陰，只要有風(fēng)機(jī)也可以給蓄電池充電。

2.2.2 光電池板的選用計(jì)算。負(fù)載參數(shù)：負(fù)載功率15W，負(fù)載每天工作時(shí)間：24小時(shí)，蓄電池工作電壓：12V；日照參數(shù)：當(dāng)?shù)氐娜照諘r(shí)數(shù)：5.57，所在城市：鄂爾多斯；蓄電池參數(shù)：要求持續(xù)連陰天數(shù)：5天，放電深度為：70%；要求狀態(tài)：當(dāng)天耗電量：30AH，光電功率：360W蓄電池容量：65AH，蓄電池1天可以被充滿，實(shí)際電量可以持續(xù)5天。

2.3 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)

2.3.1 風(fēng)機(jī)控制器。（1）智能化、模塊化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，產(chǎn)品可靠。（2）PWM充電方式，限壓限流充電模式，可精確設(shè)定風(fēng)機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)速。（3）可選風(fēng)機(jī)升壓充電模塊，該模塊輸入阻抗和開(kāi)始充電電壓均可調(diào)，以適應(yīng)不同風(fēng)機(jī)的充電特性。（4）兩路直流輸出，每路均有七種負(fù)載輸出控制方式可供選擇：常開(kāi)；常關(guān)；常半功率；光控開(kāi)、光控關(guān)；光控開(kāi)、時(shí)控關(guān)；光控開(kāi)、時(shí)控半功率、光控關(guān)；光控開(kāi)、時(shí)控半功率、時(shí)控關(guān)。（5）可選RS232、RS485進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，VS防雷保護(hù)。（6）采用了為風(fēng)光互補(bǔ)路燈專業(yè)設(shè)計(jì)的LCD液晶；LCD以直觀的數(shù)字和圖形形式顯示全部系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)；完善的保護(hù)功能。

2.3.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)。（1）微風(fēng)啟動(dòng)；（2）風(fēng)葉采用尼龍材料磨具成型，重量小于160g；（3）風(fēng)機(jī)頭的整體重量大約10kg；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，安裝

方便。

4 單井?dāng)?shù)據(jù)采集新型RTU

4.1 通訊原理

由于目前井口的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳入站內(nèi)后都進(jìn)入了BB控制器，因此井口的數(shù)據(jù)采集方式也發(fā)生了變化，加入了新式的RTU。井口所有的壓變、截?cái)嚅y、流量計(jì)等信號(hào)線都接到RTU上，由RTU給井口這些設(shè)備下發(fā)采集指令，然后將返回的數(shù)據(jù)先存貯在RTU內(nèi)的寄存器中，寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)會(huì)隨RTU的采集周期不停的更新。井口的RTU會(huì)等待站內(nèi)BB控制器所下發(fā)的采集數(shù)據(jù)指令，然后通過(guò)無(wú)線方式將RTU內(nèi)所存貯的數(shù)據(jù)發(fā)給站內(nèi)BB控制器。

4.2 新型RTU優(yōu)點(diǎn)及說(shuō)明

4.2.1 使用優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椴煌膯尉希惭b的壓變、截?cái)嚅y、流量計(jì)等設(shè)備的廠家和型號(hào)都有所不同，他們的數(shù)據(jù)采集方式和采集指令都有所不同，使用新的RTU可以解決這一問(wèn)題。這些采集指令、采集周期等可以寫入RTU內(nèi)，并且隨著井口設(shè)備的變化而隨時(shí)

更改。

4.2.2 井口新型RTU。該新型RTU使用最大頻率72MHz的ARM工業(yè)級(jí)CPU，外擴(kuò)32M SDRAM和4M FLASH，嵌入式操作系統(tǒng)，1M用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和100K用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。16路AI，16位A/D，可選輸入0～5V或0～20mA，8路AO，16位D/A，可輸出0～10V電壓或0～20mA電流，提供一個(gè)10M/100M以太網(wǎng)接口，支持MODBUS/TCP協(xié)議，支持IEC870-5-104協(xié)議，2個(gè)RS232/RS485接口，支持MODBUS協(xié)議，AC 90～264V供電，最大功率小于12W對(duì)外提供1路直流24V電源，最大功率5W，工作環(huán)境工作溫度-40℃～85℃，濕度：5%～95%，IP20防護(hù)。單臺(tái)模塊即可靈活應(yīng)用于各種小型工業(yè)自動(dòng)控制場(chǎng)合。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）使用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后解決了原太陽(yáng)能板在冬季晝短夜長(zhǎng)和連陰時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，單井?dāng)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)經(jīng)常性饋電，無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題。一年四季均可為氣田的正常化生產(chǎn)服務(wù)；（2）對(duì)于耗電量較大的無(wú)線網(wǎng)橋，同時(shí)加裝100W風(fēng)力發(fā)電機(jī)1臺(tái)，以充分利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能，解決光照不足條件下的系統(tǒng)供電問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陳曉春，男，陜西咸陽(yáng)人，供職于長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，研究方向：采氣廠的網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)等。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）