青海油田采油二廠

無線通信技術(shù)在油田自動化中的應用

李寶嶺青海油田采油二廠

無線網(wǎng)橋是為使用無線（微波）技術(shù)進行遠距離點對點網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計。通過無線網(wǎng)橋?qū)Φ赜蛏媳容^分散的兩個地方的獨立網(wǎng)絡進行連接，無需考慮物理線路。網(wǎng)橋位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層；數(shù)據(jù)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(nèi)部，或者是無法布線和地面上措施比較多的采油井場內(nèi)部。無線通信技術(shù)只是有線網(wǎng)絡通信技術(shù)的一種補充，在實際應用中應權(quán)衡利弊，主體采用有線網(wǎng)絡通信技術(shù)，用無線通信技術(shù)作為一個輔助和補充，可投入最低的操作成本，取得最優(yōu)的使用效果。

無線網(wǎng)橋；無線傳感器網(wǎng)絡；通信

1 無線網(wǎng)橋

無線網(wǎng)橋是為使用無線（微波）技術(shù)進行遠距離點對點網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計。通過無線網(wǎng)橋?qū)Φ赜蛏媳容^分散的兩個地方的獨立網(wǎng)絡進行連接，無需考慮物理線路。網(wǎng)橋位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層；數(shù)據(jù)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(wǎng)橋都是5.8G頻段的免申請無線執(zhí)照的頻段，因而比其他有線網(wǎng)絡設(shè)備更方便部署。無線網(wǎng)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(jié)合。根據(jù)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(xiàn)，那么兩種工作方式相結(jié)合。

在設(shè)備的采購過程中，根據(jù)現(xiàn)場的實際傳輸情況進行技術(shù)要求的確定，如帶寬、通信距離、工作溫度等。

1.2 網(wǎng)橋的優(yōu)勢

無線網(wǎng)橋只需要在兩個終端進行架設(shè)室外發(fā)射、接收設(shè)備和室內(nèi)單元，無需鋪設(shè)有線物理電纜。由于無線網(wǎng)橋架設(shè)比較簡單，因此移動性比較強，搭建臨時局域網(wǎng)比較方便。

油田內(nèi)部分了很多個計量站，這些計量站的現(xiàn)場工藝運行實時參數(shù)和現(xiàn)場的視頻監(jiān)控都要通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街锌厥?。此時需要采用一點對多點的無線網(wǎng)橋進行網(wǎng)絡連接；在中控室架設(shè)中心全向天線，在各個計量站架設(shè)終端用戶天線。如果由于生產(chǎn)需要，在油田內(nèi)還要增加計量站，則只需要在這個計量站架設(shè)一個遠程用戶終端即可，充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡擴展的方便、簡單、效率高等優(yōu)勢。

2 無線傳感器網(wǎng)絡

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

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(nèi)部，或者是無法布線和地面上措施比較多的采油井場內(nèi)部。

2.1 無線傳感器網(wǎng)絡組建的優(yōu)點

（1）組網(wǎng)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(shè)置和地址設(shè)置等簡單的設(shè)置就可以，這充分體現(xiàn)了其組網(wǎng)簡單便捷、移動性強等優(yōu)勢。

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

2.2 無線傳感器網(wǎng)絡的不足

（1）實時性差。在無線傳感器網(wǎng)絡中，無線傳感器網(wǎng)絡接收終端接收無線傳感器節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)不是實時數(shù)據(jù)，而是有一個相對輪詢周期滯后，因此無法實現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)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(xiàn)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(shè)備，但是電池電量有限，根據(jù)無線數(shù)據(jù)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(jié)語

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

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.050