探究無(wú)線通信技術(shù)在油田自動(dòng)化中的應(yīng)用

雷 鳴

（陜西省延安市延長(zhǎng)縣七里村采油廠，延安 717111）

無(wú)線通信技術(shù)是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，微波通信和衛(wèi)星通信是最為常見(jiàn)的兩種類型。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究及不斷實(shí)踐，無(wú)線通信技術(shù)越來(lái)越成熟，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，加大對(duì)其應(yīng)用的研究，是當(dāng)前油田自動(dòng)化建設(shè)中的一項(xiàng)重要工作。

1 油田自動(dòng)化概述

油田自動(dòng)化具有綜合性特特點(diǎn)，是以控制理論為指導(dǎo)思想，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等，以各種儀表儀器為硬件支撐，所開(kāi)展的檢測(cè)、控制、管理、調(diào)度等一系列工作[1]。自動(dòng)化控制對(duì)象主要包括油田油井、轉(zhuǎn)油站、計(jì)量間、聯(lián)合站、管匯閥組、原油外輸系統(tǒng)等，主要目的是提高原油產(chǎn)量和質(zhì)量，減少油田開(kāi)采損耗，并避免安全事故的發(fā)生。隨著各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的不斷更新及日漸成熟，油田自動(dòng)化水平也在不斷提高，在油田生產(chǎn)和管理方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而無(wú)線技術(shù)作為其中一種重要的通信手段，必須將其加以有效應(yīng)用。

2 無(wú)線網(wǎng)橋的應(yīng)用

無(wú)線網(wǎng)橋可以在兩個(gè)及兩個(gè)以上無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間架起通信橋梁，在沒(méi)有物理線路的前提下實(shí)現(xiàn)良好通信，是應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)時(shí)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)部分。

2.1 無(wú)線網(wǎng)橋運(yùn)行機(jī)制

無(wú)線網(wǎng)橋的通信頻段主要有2.4G和5.8G兩種，我國(guó)油田自動(dòng)化中在應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)時(shí)，一般選用第二種頻段，在部署應(yīng)用時(shí)可以免無(wú)線執(zhí)照申請(qǐng)，并且無(wú)線網(wǎng)橋在兼具線網(wǎng)橋基本特性的同時(shí)，使用起來(lái)也更加方便[2]。在架設(shè)無(wú)線網(wǎng)橋時(shí)，主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、中繼方式、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸方式三種，不同部署方式的適用范圍存在一定差異，具體應(yīng)用時(shí)需要做出科學(xué)選擇，主要考慮油田自動(dòng)化通信需求和通信距離兩種因素。通常來(lái)講，都是根據(jù)終端距離的遠(yuǎn)近對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行部署的，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，分別在終端距離較遠(yuǎn)和較近情況下有著良好的應(yīng)用效果；如果上述兩種情況同時(shí)存在，則應(yīng)采用中繼方式架設(shè)無(wú)線網(wǎng)橋，進(jìn)而才能確保通信質(zhì)量。

2.2 無(wú)線網(wǎng)橋應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

無(wú)線網(wǎng)橋在油田自動(dòng)化通信中優(yōu)點(diǎn)顯著。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線網(wǎng)橋具有較強(qiáng)的移動(dòng)性。無(wú)線通信的實(shí)現(xiàn)，主要依靠室外接收裝置、室外發(fā)射裝置、室內(nèi)單元等，可以在不使用物理電纜的前提下完成部署，而所用到的終端設(shè)備都是可移動(dòng)的，可以根據(jù)實(shí)際通信需求調(diào)整位置。計(jì)量站是油田的重要組成，一般都會(huì)同時(shí)存在多個(gè)，中央控制器可以借助移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，采集其各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)及視頻錄像資料，為控制管理和工作調(diào)度提供可靠依據(jù)。由此可見(jiàn)，在應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)橋時(shí)最佳架設(shè)方式為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，但是通過(guò)在油田內(nèi)部增設(shè)計(jì)量站，能夠在所有計(jì)量站僅使用一個(gè)終端的前提下，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，可以優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，加快了無(wú)線網(wǎng)橋的部署。

3 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

在油田自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)時(shí)，需要設(shè)置大量微型傳感器，尤其是儀表控線密集或者作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜地區(qū)，進(jìn)而以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)對(duì)油田的全面監(jiān)控，并完成監(jiān)控信息傳輸。

3.1 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱WSN，主要功能為數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理，主要由傳感器、匯集和管理三個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。在布置無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)根據(jù)油田監(jiān)控范圍確定所用傳感器數(shù)量，傳感器在其自組織能力下可以自動(dòng)完成配置和管理，進(jìn)而構(gòu)成多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)不同傳感器節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的傳輸，在這個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)的一系列處理。然后各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集所得數(shù)據(jù)均會(huì)傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，再傳遞至管理節(jié)點(diǎn)處，一般需借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。最后，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的管理和配置、油田監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集及監(jiān)控任務(wù)的發(fā)布，都是在管理節(jié)點(diǎn)由用戶完成的。

3.2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

油田無(wú)線通信技術(shù)中的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，主要有兩方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。第一，部署便捷且可移動(dòng)。因?yàn)闊o(wú)線通信技術(shù)中不需要用到物理電纜，可直接采用無(wú)線網(wǎng)橋組建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，有著較強(qiáng)的移動(dòng)性，無(wú)論是無(wú)線傳感的安裝，還是信道和地址的設(shè)計(jì)，都是比較方便的，組網(wǎng)速度較快。第二，具有良好的可拓展性。完成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)部署后，如果油田監(jiān)控機(jī)通信范圍有所擴(kuò)大，在對(duì)其拓展時(shí)，只需要增加無(wú)線傳感器即可，升級(jí)改造十分方便。另外，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)也存在一定缺陷，其實(shí)時(shí)性和供電性都是比較差的，數(shù)據(jù)的采集是通過(guò)地址順序和輪詢方式完成的，所得數(shù)據(jù)不具備較好的實(shí)效性，而電池是無(wú)線傳感器的主要供電方式，需要經(jīng)常更換電池。

4 結(jié)束語(yǔ)

就當(dāng)前油田自動(dòng)化發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色，并且隨著相關(guān)研究的不斷深入，該項(xiàng)技術(shù)必將變得越來(lái)越成熟，有著光明的應(yīng)用前景。通過(guò)對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)研究，可以不斷優(yōu)化、改進(jìn)無(wú)線通信技術(shù)，有利于充分發(fā)揮其在油田自動(dòng)化中的應(yīng)用價(jià)值。