无线数传技术的研究与应用

陈晓春　王羿　何光伟　张兵　文坤明

摘要：随着苏里格气田的高速发展，无线传输技术在苏里格气田开始广泛应用。文章针对单井数传系统的供电馈电问题和单井数据进集气站传输缓慢等情况，提出单井风光互补供电系统和单井新式RTU实验通讯技术，对这几种应用最为广泛的技术在苏里格气田的应用进行了研究与探讨。

关键词：第三采气厂；无线数传技术；数传电台；风光互补；RTU 文献标识码：A

中图分类号：TN919 文章编号：1009-2374（2015）05-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0358

1 无线数传技术简介

1.1 无线数传技术的概念

无线数传也就是我们通常说的无线数据传输，又可称为无线数传终端、无线数传模块。它可以用现在我们都知道的GPRS、CDMA这样的通信网络来进行，也可以用专门的无线数传模块来操作，比如微波、WiFi等。

无线数传是以无线网络为通信平台，提供标准的RS-232/485/TTL接口，按照工业标准设计，可直接与RTU、PLC、智能仪表、单片机控制器、视频摄像机等各种工业现场的下位机设备连接。

1.2 无线数传技术的优点

（1）无线数传为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络；（2）产品支持语音、视频、数据触发上线以及超时自动断线的功能，同时也支持双数据中心备份以及多数据中心同步接收数据等功能；（3）有效降低地面建设成本，相比于传统的光缆辐射，降低了地面工程投资及因征地而产生的各类外协问题。

2 应用中的数传技术

在苏里格气田采气厂建成初期，面对着苏里格地区面积大井区范围较广的情况，结合当时的实际情况，采用了数传电台和无线网桥这两种技术将单井数据传输至集气站，再由辐射至各个集气站的地面光缆将稳定可靠的数据传至苏里格气田指挥中心以供生产决策使用。

2.1 数传电台

2.1.1 数传电台简介。数传电台是指借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。

数传电台的使用从最早的按键电码、电报、模拟电台加无线MODEM，发展到目前的数字电台和DSP、软件无线电；传输信号也从代码、低速数据到高速数据，可以传输包括遥控遥测数据、数字化语音、动态图像等

业务。

2.1.2 数传电台使用现状。（1）在建成初期，受当时技术的限制，仅有数传电台技术较为成熟。因此，在集气站大面积使用了数传电台技术，起到了将井口数据传回苏里格气田指挥中心以供决策使用的作用；（2）然而数传电台作为一种早期无线传输技术，无法适应苏里格气田数字化发展的步伐，它不能传送连续的视频数据，并且数传电台的传输稳定性也不够；（3）数传电台的信号很容易收到外界的干扰，从苏里格气田指挥中心下达指令时，它的响应时间较长、数据延迟很大，无法满足气田日益增长的生产需求。

2.2 风光互补供电系统

苏里格气田最早井场使用太阳能板发电，在夏秋季光照时间充足的时间能满足单井数据远传系统的需求，但是在春季，尤其是冬季昼短夜长或连阴时间长的时候，单井数据远传系统经常性馈电，无法正常运行。

2.2.1 单井供电系统改造。井场供电部分加装风光互补供电部分，根据现场设备功耗统计，整体设备功耗在15W左右，井口设备24小时不间断工作，根据乌审旗气象资料和近几年的经验，按照连续5天阴雨天的条件，风光互补供电系统的配置包括太阳能电池板60W一块，300W磁悬浮风力发电机一台，蓄电池65AH一块，风光互补控制器一台。采用新的供电方式可以用最短的时间将蓄电池充满，即使连续天阴，只要有风机也可以给蓄电池充电。

2.2.2 光电池板的选用计算。负载参数：负载功率15W，负载每天工作时间：24小时，蓄电池工作电压：12V；日照参数：当地的日照时数：5.57，所在城市：鄂尔多斯；蓄电池参数：要求持续连阴天数：5天，放电深度为：70%；要求状态：当天耗电量：30AH，光电功率：360W蓄电池容量：65AH，蓄电池1天可以被充满，实际电量可以持续5天。

2.3 风光互补系统

2.3.1 风机控制器。（1）智能化、模块化设计、结构简单，功能强大，性能稳定，产品可靠。（2）PWM充电方式，限压限流充电模式，可精确设定风机停机转速。（3）可选风机升压充电模块，该模块输入阻抗和开始充电电压均可调，以适应不同风机的充电特性。（4）两路直流输出，每路均有七种负载输出控制方式可供选择：常开；常关；常半功率；光控开、光控关；光控开、时控关；光控开、时控半功率、光控关；光控开、时控半功率、时控关。（5）可选RS232、RS485进行远程监控，VS防雷保护。（6）采用了为风光互补路灯专业设计的LCD液晶；LCD以直观的数字和图形形式显示全部系统状态和系统参数；完善的保护功能。

2.3.2 风力发电机。（1）微风启动；（2）风叶采用尼龙材料磨具成型，重量小于160g；（3）风机头的整体重量大约10kg；（4）结构简单可靠，安装

方便。

4 单井数据采集新型RTU

4.1 通讯原理

由于目前井口的数据通过无线方式传入站内后都进入了BB控制器，因此井口的数据采集方式也发生了变化，加入了新式的RTU。井口所有的压变、截断阀、流量计等信号线都接到RTU上，由RTU给井口这些设备下发采集指令，然后将返回的数据先存贮在RTU内的寄存器中，寄存器内的数据会随RTU的采集周期不停的更新。井口的RTU会等待站内BB控制器所下发的采集数据指令，然后通过无线方式将RTU内所存贮的数据发给站内BB控制器。

4.2 新型RTU优点及说明

4.2.1 使用优点。因为不同的单井上，所安装的压变、截断阀、流量计等设备的厂家和型号都有所不同，他们的数据采集方式和采集指令都有所不同，使用新的RTU可以解决这一问题。这些采集指令、采集周期等可以写入RTU内，并且随着井口设备的变化而随时

更改。

4.2.2 井口新型RTU。该新型RTU使用最大频率72MHz的ARM工业级CPU，外扩32M SDRAM和4M FLASH，嵌入式操作系统，1M用户程序存储区和100K用户数据存储区。16路AI，16位A/D，可选输入0～5V或0～20mA，8路AO，16位D/A，可输出0～10V电压或0～20mA电流，提供一个10M/100M以太网接口，支持MODBUS/TCP协议，支持IEC870-5-104协议，2个RS232/RS485接口，支持MODBUS协议，AC 90～264V供电，最大功率小于12W对外提供1路直流24V电源，最大功率5W，工作环境工作温度-40℃～85℃，湿度：5%～95%，IP20防护。单台模块即可灵活应用于各种小型工业自动控制场合。

5 结语

（1）使用风光互补发电系统后解决了原太阳能板在冬季昼短夜长和连阴时间长时，单井数据远传系统经常性馈电，无法正常运行的问题。一年四季均可为气田的正常化生产服务；（2）对于耗电量较大的无线网桥，同时加装100W风力发电机1台，以充分利用当地风能，解决光照不足条件下的系统供电问题。

参考文献

[1] 方彦军.数传电台与MCGS工控组态软件通信研究

[J].电力自动化设备，2005，（6）.

[2] 董占强.无线信道远程网桥的设计[J].无线电通信技术，2009，（4）.

作者简介：陈晓春，男，陕西咸阳人，供职于长庆油田分公司第三采气厂，研究方向：采气厂的网络、信息系统维护，现场数字化系统建设等。

（责任编辑：秦逊玉）