无线通信技术在油田自动化中的应用

青海油田采油二厂

无线通信技术在油田自动化中的应用

李宝岭青海油田采油二厂

无线网桥是为使用无线（微波）技术进行远距离点对点网间互联而设计。通过无线网桥对地域上比较分散的两个地方的独立网络进行连接，无需考虑物理线路。网桥位于OSI模型的数据链路层；数据链路层能够进行流量控制、纠错处理以及地址分配。目前油田上采用的无线传感器有多种类型，包括压力、温度、流量计和载荷传感器等。主要应用于仪表控制线布线比较密集和地面施工比较复杂的场站内部，或者是无法布线和地面上措施比较多的采油井场内部。无线通信技术只是有线网络通信技术的一种补充，在实际应用中应权衡利弊，主体采用有线网络通信技术，用无线通信技术作为一个辅助和补充，可投入最低的操作成本，取得最优的使用效果。

无线网桥；无线传感器网络；通信

1 无线网桥

无线网桥是为使用无线（微波）技术进行远距离点对点网间互联而设计。通过无线网桥对地域上比较分散的两个地方的独立网络进行连接，无需考虑物理线路。网桥位于OSI模型的数据链路层；数据链路层能够进行流量控制、纠错处理以及地址分配。

1.1 工作方式

目前油田采用的网桥都是5.8G频段的免申请无线执照的频段，因而比其他有线网络设备更方便部署。无线网桥有3种工作方式：点对点，点对多点，中继连接和点对点与点对多点的结合。根据油田实际通信的需要，以及通信距离的要求采用不同的工作方式：距离较远的采用点对点的工作方式；终端距离相对较近采用一点对多点的工作方式；如果是以上两种地理情况同时出现，那么两种工作方式相结合。

在设备的采购过程中，根据现场的实际传输情况进行技术要求的确定，如带宽、通信距离、工作温度等。

1.2 网桥的优势

无线网桥只需要在两个终端进行架设室外发射、接收设备和室内单元，无需铺设有线物理电缆。由于无线网桥架设比较简单，因此移动性比较强，搭建临时局域网比较方便。

油田内部分了很多个计量站，这些计量站的现场工艺运行实时参数和现场的视频监控都要通过网络传输到中控室。此时需要采用一点对多点的无线网桥进行网络连接；在中控室架设中心全向天线，在各个计量站架设终端用户天线。如果由于生产需要，在油田内还要增加计量站，则只需要在这个计量站架设一个远程用户终端即可，充分体现了网络扩展的方便、简单、效率高等优势。

2 无线传感器网络

WSN是WirelessSensorNetwork的简称，即无线传感器网络。无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过工控网络、WIFI、3G或者4G等网络到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。

目前油田上采用的无线传感器有多种类型，包括压力、温度、流量计和载荷传感器等。主要应用于仪表控制线布线比较密集和地面施工比较复杂的场站内部，或者是无法布线和地面上措施比较多的采油井场内部。

2.1 无线传感器网络组建的优点

（1）组网简单快捷、移动性强。由于无线传感器无需物理仪表控制线缆传输信号，只需在工艺连接接口安装无线传感器，进行信道设置和地址设置等简单的设置就可以，这充分体现了其组网简单便捷、移动性强等优势。

（2）网络扩展性好。无线传感器网络的基础设备建设完成后，如果要对无线传感器网络进行扩充，只要接收终端有冗余端口，那么只需要现场安装无线传感器并进行简单地设置就可完成对传感器网络的扩展。

2.2 无线传感器网络的不足

（1）实时性差。在无线传感器网络中，无线传感器网络接收终端接收无线传感器节点监测的数据是通过地址顺序进行轮询方式进行传输采集，所以采集上来的数据不是实时数据，而是有一个相对轮询周期滞后，因此无法实现对关键设备的实时连锁控制。

（2）供电性差。无线传感器就是没有物理仪表、线缆对现场仪表供电，无线传感器通过电池供电；虽然无线传感器属于低功耗设备，但是电池电量有限，根据无线数据上报时间间隔的不同可使用3个月到6个月不等。因此，这也是无线传感器的供电瓶颈。

3 结语

无线通信技术日新月异，其未来发展前景是良好的，但是在很多情况下，有线链接技术比无线通信技术有更多的优势。无线通信技术只是有线网络通信技术的一种补充，在实际应用中应权衡利弊，主体采用有线网络通信技术，用无线通信技术作为一个辅助和补充，可投入最低的操作成本，取得最优的使用效果。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.050