無線通信技術在油田自動化中的應用

青海油田采油二廠

無線通信技術在油田自動化中的應用

李寶嶺青海油田采油二廠

無線網橋是為使用無線（微波）技術進行遠距離點對點網間互聯而設計。通過無線網橋對地域上比較分散的兩個地方的獨立網絡進行連接，無需考慮物理線路。網橋位于OSI模型的數據鏈路層；數據鏈路層能夠進行流量控制、糾錯處理以及地址分配。目前油田上采用的無線傳感器有多種類型，包括壓力、溫度、流量計和載荷傳感器等。主要應用于儀表控制線布線比較密集和地面施工比較復雜的場站內部，或者是無法布線和地面上措施比較多的采油井場內部。無線通信技術只是有線網絡通信技術的一種補充，在實際應用中應權衡利弊，主體采用有線網絡通信技術，用無線通信技術作為一個輔助和補充，可投入最低的操作成本，取得最優的使用效果。

無線網橋；無線傳感器網絡；通信

1 無線網橋

無線網橋是為使用無線（微波）技術進行遠距離點對點網間互聯而設計。通過無線網橋對地域上比較分散的兩個地方的獨立網絡進行連接，無需考慮物理線路。網橋位于OSI模型的數據鏈路層；數據鏈路層能夠進行流量控制、糾錯處理以及地址分配。

1.1 工作方式

目前油田采用的網橋都是5.8G頻段的免申請無線執照的頻段，因而比其他有線網絡設備更方便部署。無線網橋有3種工作方式：點對點，點對多點，中繼連接和點對點與點對多點的結合。根據油田實際通信的需要，以及通信距離的要求采用不同的工作方式：距離較遠的采用點對點的工作方式；終端距離相對較近采用一點對多點的工作方式；如果是以上兩種地理情況同時出現，那么兩種工作方式相結合。

在設備的采購過程中，根據現場的實際傳輸情況進行技術要求的確定，如帶寬、通信距離、工作溫度等。

1.2 網橋的優勢

無線網橋只需要在兩個終端進行架設室外發射、接收設備和室內單元，無需鋪設有線物理電纜。由于無線網橋架設比較簡單，因此移動性比較強，搭建臨時局域網比較方便。

油田內部分了很多個計量站，這些計量站的現場工藝運行實時參數和現場的視頻監控都要通過網絡傳輸到中控室。此時需要采用一點對多點的無線網橋進行網絡連接；在中控室架設中心全向天線，在各個計量站架設終端用戶天線。如果由于生產需要，在油田內還要增加計量站，則只需要在這個計量站架設一個遠程用戶終端即可，充分體現了網絡擴展的方便、簡單、效率高等優勢。

2 無線傳感器網絡

WSN是WirelessSensorNetwork的簡稱，即無線傳感器網絡。無線傳感器網絡由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統。傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點。大量傳感器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳后路由到匯聚節點，最后通過工控網絡、WIFI、3G或者4G等網絡到達管理節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。

目前油田上采用的無線傳感器有多種類型，包括壓力、溫度、流量計和載荷傳感器等。主要應用于儀表控制線布線比較密集和地面施工比較復雜的場站內部，或者是無法布線和地面上措施比較多的采油井場內部。

2.1 無線傳感器網絡組建的優點

（1）組網簡單快捷、移動性強。由于無線傳感器無需物理儀表控制線纜傳輸信號，只需在工藝連接接口安裝無線傳感器，進行信道設置和地址設置等簡單的設置就可以，這充分體現了其組網簡單便捷、移動性強等優勢。

（2）網絡擴展性好。無線傳感器網絡的基礎設備建設完成后，如果要對無線傳感器網絡進行擴充，只要接收終端有冗余端口，那么只需要現場安裝無線傳感器并進行簡單地設置就可完成對傳感器網絡的擴展。

2.2 無線傳感器網絡的不足

（1）實時性差。在無線傳感器網絡中，無線傳感器網絡接收終端接收無線傳感器節點監測的數據是通過地址順序進行輪詢方式進行傳輸采集，所以采集上來的數據不是實時數據，而是有一個相對輪詢周期滯后，因此無法實現對關鍵設備的實時連鎖控制。

（2）供電性差。無線傳感器就是沒有物理儀表、線纜對現場儀表供電，無線傳感器通過電池供電；雖然無線傳感器屬于低功耗設備，但是電池電量有限，根據無線數據上報時間間隔的不同可使用3個月到6個月不等。因此，這也是無線傳感器的供電瓶頸。

3 結語

無線通信技術日新月異，其未來發展前景是良好的，但是在很多情況下，有線鏈接技術比無線通信技術有更多的優勢。無線通信技術只是有線網絡通信技術的一種補充，在實際應用中應權衡利弊，主體采用有線網絡通信技術，用無線通信技術作為一個輔助和補充，可投入最低的操作成本，取得最優的使用效果。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.050