王慶 陜西廣播電視大學(xué)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于油田安防監(jiān)控系統(tǒng)*

王慶 陜西廣播電視大學(xué)

與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其在油田安防監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用更能證實(shí)這一點(diǎn)。該技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速傳遞，體現(xiàn)出方便、快捷的特性，并且能夠在特定的空間區(qū)域內(nèi)將信息和通信關(guān)聯(lián)起來。油田安防監(jiān)控系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控中心和客戶端組成。在該系統(tǒng)中，油井、計(jì)量間、聯(lián)合站等多個(gè)站點(diǎn)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)需要集中起來，通過多種渠道與采油廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)監(jiān)控和對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作。

無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)；微波技術(shù)；衛(wèi)星通信；傳輸信道；油田

與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其在油田安防監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用更能證實(shí)這一點(diǎn)。該技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速傳遞，體現(xiàn)出方便、快捷的特性，并且能夠在特定的空間區(qū)域內(nèi)將信息和通信關(guān)聯(lián)起來。

1 安防監(jiān)控系統(tǒng)組成

（1）信息采集系統(tǒng)。信息采集系統(tǒng)是由視頻服務(wù)器、攝像機(jī)等前端設(shè)備組成。攝像機(jī)一般儲(chǔ)存的是模擬視頻信號(hào)，其中設(shè)備自帶的視頻編解碼器可以將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號(hào)。由于模擬信號(hào)的波形為連續(xù)、有限的傳輸波形，在傳輸線路中很容易遭受外界條件的干擾，使信號(hào)失真；而轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)之后，成為間斷、無限的傳輸波形，這種信號(hào)在傳輸信道傳輸時(shí)不會(huì)出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，增強(qiáng)了抗干擾能力。在模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化過程中，需要進(jìn)行抽樣、量化和編碼[1]。

（2）傳輸系統(tǒng)。攝像機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝，傳輸系統(tǒng)可以將攝像機(jī)獲得的圖像進(jìn)行傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸具有損耗小、傳輸畫面質(zhì)量高等特點(diǎn)，圖像還可以在錄像控制中心得到清晰的還原。傳輸系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)形式包括CDMA、GPRS、衛(wèi)星通信和無線網(wǎng)橋等。

（3）監(jiān)控中心。監(jiān)控中心主要是對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理和指揮，負(fù)責(zé)全體用戶的設(shè)備接入，提供視頻訪問控制以及錄像處理服務(wù)。

（4）客戶端?？蛻舳耸且环N軟件，可以采用有線接入方法，也可以采用無線接入。當(dāng)客戶應(yīng)用瀏覽器或者這種軟件，在認(rèn)證之后可以觀看系統(tǒng)中的任何視頻。另外，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)攝像頭的角度進(jìn)行控制，將鏡頭的焦距拉近或者推遠(yuǎn)，控制遠(yuǎn)端設(shè)備。當(dāng)遇到緊急情況，客戶還可以通過這種軟件來接收警報(bào)信息。

2 常用的無線傳輸技術(shù)及對(duì)比

（1）傳統(tǒng)的有線傳輸技術(shù)與無線傳輸系統(tǒng)的對(duì)比。由于油田中油井分布不平衡，許多油井建設(shè)在遠(yuǎn)離基地或者交通不便的地方。在這樣的環(huán)境下，數(shù)據(jù)傳輸就要依賴遠(yuǎn)程通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)回傳。傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)難以在這些環(huán)境中有效布線，并且線電纜容易受到外界的損害，時(shí)間久了便會(huì)導(dǎo)致圖像或者聲音的失真[2]。而利用了無線傳輸技術(shù)后，油田管理人員可以隨時(shí)觀察和瀏覽油井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息，對(duì)油田的安全防護(hù)系統(tǒng)做及時(shí)的控制，為油田基地的工作人員和管理人員提供及時(shí)與準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

（2）微波技術(shù)。無線傳輸技術(shù)中的微波技術(shù)可以分成模擬微波和COFDM兩種模式。通常模擬微波技術(shù)和COFDM技術(shù)是對(duì)外開放的，無法保障安全環(huán)境，因此在油田實(shí)際應(yīng)用過程中，如果不考慮安全因素，小范圍的使用微波技術(shù)還是具有一定優(yōu)勢(shì)的。

（3）衛(wèi)星通信技術(shù)。衛(wèi)星通信技術(shù)的服務(wù)范圍較廣，使用靈活，并且不會(huì)受環(huán)境因素的干擾，尤其是抗磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)。因?yàn)橛途杏秒娏看?，交叉的電流形成的電磁?chǎng)會(huì)為通信帶來很大不便，利用衛(wèi)星通信技術(shù)能夠在抗電磁方面發(fā)揮作用。但是這種全新的通信技術(shù)凸顯的缺點(diǎn)就是成本較高，并且在一些有較高建筑物的區(qū)域依舊會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾現(xiàn)象，而在通信不便利的山區(qū)、隧道或者海上，信號(hào)還可能會(huì)出現(xiàn)中斷狀況。

3 安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在油田的安全防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)中，油井、計(jì)量間、聯(lián)合站等多個(gè)站點(diǎn)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)需要集中起來，通過多種渠道與采油廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)監(jiān)控和對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作[3]。

（1）傳輸技術(shù)。無線橋接技術(shù)是用一對(duì)無線橋接器將兩個(gè)分離的網(wǎng)絡(luò)連接起來，與無線傳輸技術(shù)相比，無線網(wǎng)橋技術(shù)更適合傳輸視頻數(shù)據(jù)。在日常傳輸過程中，無線鏈路可以達(dá)到11/54 Mbps的高網(wǎng)絡(luò)帶寬，確保視頻的快速平穩(wěn)傳送；與此同時(shí)，可以將視頻資料存放在計(jì)算機(jī)的硬盤中，方便人們進(jìn)行檢測(cè)和搜索。

（2）監(jiān)控中心。油田安防控制系統(tǒng)的監(jiān)控中心通常有三級(jí)，分別是隊(duì)級(jí)、礦級(jí)和廠級(jí)。本地監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置的NDVR負(fù)責(zé)隨時(shí)測(cè)控、錄像等任務(wù)，還可以將遠(yuǎn)程油田系統(tǒng)總部所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而保證油田的管理人員在遠(yuǎn)距離就對(duì)本地的工作情況進(jìn)行監(jiān)督和管理。在總部的監(jiān)控中心可安排統(tǒng)一的監(jiān)督管理系統(tǒng)，可以對(duì)采油現(xiàn)場(chǎng)的工作進(jìn)行及時(shí)的指導(dǎo)和監(jiān)控，做好安全防范工作。

4 應(yīng)用建議

（1）理清系統(tǒng)構(gòu)建的總體思路。在油田安全防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理工作是分模塊進(jìn)行的。在這些模塊中，基本信息模塊主要是為基層管理人員進(jìn)行接收而設(shè)置的，而業(yè)務(wù)功能模塊是負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制，并處理相關(guān)報(bào)表。只有理清這些思路，才能保證該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）加強(qiáng)油田安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)工作人員的培訓(xùn)。將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到油田安防監(jiān)控系統(tǒng)中，需要大量的技術(shù)型人才作為支撐。油田生產(chǎn)企業(yè)要對(duì)這些工作人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，加強(qiáng)其專業(yè)知識(shí)，操作水平和應(yīng)變能力的培養(yǎng)，真正了解無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，會(huì)應(yīng)用、會(huì)操作，使安防檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮更好的作用，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

（3）善于利用網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)具有一定的開放性，而油田安防監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是需要保密的。所以要善于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)，確保安防監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)密信息不被泄漏，有效地提高油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)的保密性和安全性，避免油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的丟失和被破壞，進(jìn)而避免給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

[1]周士華，張孝文．開發(fā)“低滲透油田總體規(guī)劃方案優(yōu)化軟件”的構(gòu)思[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，1998，12（6）：23-25.

[2]張亞旭，胡欣．測(cè)井技術(shù)在油氣田勘探開發(fā)中的應(yīng)用[J]．中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，12（23）：7-8.

[3]周濤．基于嵌入式平臺(tái)的采油現(xiàn)場(chǎng)終端監(jiān)控系統(tǒng)[J]．油氣田地面工程，2012，31（11）：78-79.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.042