陳曉春　王羿　何光偉　張兵　文坤明

摘要：隨著蘇里格氣田的高速發(fā)展，無線傳輸技術在蘇里格氣田開始廣泛應用。文章針對單井數(shù)傳系統(tǒng)的供電饋電問題和單井數(shù)據(jù)進集氣站傳輸緩慢等情況，提出單井風光互補供電系統(tǒng)和單井新式RTU實驗通訊技術，對這幾種應用最為廣泛的技術在蘇里格氣田的應用進行了研究與探討。

關鍵詞：第三采氣廠；無線數(shù)傳技術；數(shù)傳電臺；風光互補；RTU 文獻標識碼：A

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

1 無線數(shù)傳技術簡介

1.1 無線數(shù)傳技術的概念

無線數(shù)傳也就是我們通常說的無線數(shù)據(jù)傳輸，又可稱為無線數(shù)傳終端、無線數(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)絡來進行，也可以用專門的無線數(shù)傳模塊來操作，比如微波、WiFi等。

無線數(shù)傳是以無線網(wǎng)絡為通信平臺，提供標準的RS-232/485/TTL接口，按照工業(yè)標準設計，可直接與RTU、PLC、智能儀表、單片機控制器、視頻攝像機等各種工業(yè)現(xiàn)場的下位機設備連接。

1.2 無線數(shù)傳技術的優(yōu)點

（1）無線數(shù)傳為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網(wǎng)絡；（2）產(chǎn)品支持語音、視頻、數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能，同時也支持雙數(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)問題。

2 應用中的數(shù)傳技術

在蘇里格氣田采氣廠建成初期，面對著蘇里格地區(qū)面積大井區(qū)范圍較廣的情況，結合當時的實際情況，采用了數(shù)傳電臺和無線網(wǎng)橋這兩種技術將單井數(shù)據(jù)傳輸至集氣站，再由輻射至各個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

2.1.1 數(shù)傳電臺簡介。數(shù)傳電臺是指借助DSP技術和無線電技術實現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺。

數(shù)傳電臺的使用從最早的按鍵電碼、電報、模擬電臺加無線MODEM，發(fā)展到目前的數(shù)字電臺和DSP、軟件無線電；傳輸信號也從代碼、低速數(shù)據(jù)到高速數(shù)據(jù)，可以傳輸包括遙控遙測數(shù)據(jù)、數(shù)字化語音、動態(tài)圖像等

業(yè)務。

2.1.2 數(shù)傳電臺使用現(xiàn)狀。（1）在建成初期，受當時技術的限制，僅有數(shù)傳電臺技術較為成熟。因此，在集氣站大面積使用了數(shù)傳電臺技術，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)傳電臺作為一種早期無線傳輸技術，無法適應蘇里格氣田數(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)傳電臺的傳輸穩(wěn)定性也不夠；（3）數(shù)傳電臺的信號很容易收到外界的干擾，從蘇里格氣田指揮中心下達指令時，它的響應時間較長、數(shù)據(jù)延遲很大，無法滿足氣田日益增長的生產(chǎn)需求。

2.2 風光互補供電系統(tǒng)

蘇里格氣田最早井場使用太陽能板發(fā)電，在夏秋季光照時間充足的時間能滿足單井數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)的需求，但是在春季，尤其是冬季晝短夜長或連陰時間長的時候，單井數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)經(jīng)常性饋電，無法正常運行。

2.2.1 單井供電系統(tǒng)改造。井場供電部分加裝風光互補供電部分，根據(jù)現(xiàn)場設備功耗統(tǒng)計，整體設備功耗在15W左右，井口設備24小時不間斷工作，根據(jù)烏審旗氣象資料和近幾年的經(jīng)驗，按照連續(xù)5天陰雨天的條件，風光互補供電系統(tǒng)的配置包括太陽能電池板60W一塊，300W磁懸浮風力發(fā)電機一臺，蓄電池65AH一塊，風光互補控制器一臺。采用新的供電方式可以用最短的時間將蓄電池充滿，即使連續(xù)天陰，只要有風機也可以給蓄電池充電。

2.2.2 光電池板的選用計算。負載參數(shù)：負載功率15W，負載每天工作時間：24小時，蓄電池工作電壓：12V；日照參數(shù)：當?shù)氐娜照諘r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，實際電量可以持續(xù)5天。

2.3 風光互補系統(tǒng)

2.3.1 風機控制器。（1）智能化、模塊化設計、結構簡單，功能強大，性能穩(wěn)定，產(chǎn)品可靠。（2）PWM充電方式，限壓限流充電模式，可精確設定風機停機轉速。（3）可選風機升壓充電模塊，該模塊輸入阻抗和開始充電電壓均可調(diào)，以適應不同風機的充電特性。（4）兩路直流輸出，每路均有七種負載輸出控制方式可供選擇：常開；常關；常半功率；光控開、光控關；光控開、時控關；光控開、時控半功率、光控關；光控開、時控半功率、時控關。（5）可選RS232、RS485進行遠程監(jiān)控，VS防雷保護。（6）采用了為風光互補路燈專業(yè)設計的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)；完善的保護功能。

2.3.2 風力發(fā)電機。（1）微風啟動；（2）風葉采用尼龍材料磨具成型，重量小于160g；（3）風機頭的整體重量大約10kg；（4）結構簡單可靠，安裝

方便。

4 單井數(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)通過無線方式傳入站內(nèi)后都進入了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、截斷閥、流量計等信號線都接到RTU上，由RTU給井口這些設備下發(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)會隨RTU的采集周期不停的更新。井口的RTU會等待站內(nèi)BB控制器所下發(fā)的采集數(shù)據(jù)指令，然后通過無線方式將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)點及說明

4.2.1 使用優(yōu)點。因為不同的單井上，所安裝的壓變、截斷閥、流量計等設備的廠家和型號都有所不同，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)，并且隨著井口設備的變化而隨時

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CPU，外擴32M SDRAM和4M FLASH，嵌入式操作系統(tǒng)，1M用戶程序存儲區(qū)和100K用戶數(shù)據(jù)存儲區(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RS232/RS485接口，支持MODBUS協(xié)議，AC 90～264V供電，最大功率小于12W對外提供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。單臺模塊即可靈活應用于各種小型工業(yè)自動控制場合。

5 結語

（1）使用風光互補發(fā)電系統(tǒng)后解決了原太陽能板在冬季晝短夜長和連陰時間長時，單井數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)經(jīng)常性饋電，無法正常運行的問題。一年四季均可為氣田的正?；a(chǎn)服務；（2）對于耗電量較大的無線網(wǎng)橋，同時加裝100W風力發(fā)電機1臺，以充分利用當?shù)仫L能，解決光照不足條件下的系統(tǒng)供電問題。

參考文獻

[1] 方彥軍.數(shù)傳電臺與MCGS工控組態(tài)軟件通信研究

[J].電力自動化設備，2005，（6）.

[2] 董占強.無線信道遠程網(wǎng)橋的設計[J].無線電通信技術，2009，（4）.

作者簡介：陳曉春，男，陜西咸陽人，供職于長慶油田分公司第三采氣廠，研究方向：采氣廠的網(wǎng)絡、信息系統(tǒng)維護，現(xiàn)場數(shù)字化系統(tǒng)建設等。

（責任編輯：秦遜玉）