无线网状网技术在油田井站监控系统中的应用

李鑫+刘春海+刘寺意+刘湃+吴强+管桐

摘要：油田井站监控系统建设，通讯作为重要环节之一，起到了至关重要的作用，在现场应用中使用高性能的无线网状网技术，实现随意扩充、即建即用、组网简便、迅速覆盖。本文介绍了在华北油田井站监控系统建设中，应用无线网状网通讯技术，在监控中心与现场生产单元间的几种集成应用方式，保证了井站监控系统的无线信号覆盖率和通讯质量。

关键词：油田井站；监控系统；无线网状网

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0042-02

在油田井站监控系统建设中，通讯系统作为监控中心与现场井站监控设备的纽带，起到了至关重要的作用。而随着油田的不断建设，井站规模越来越大、地域越来越广，需使用一种通讯技术，在一定区域内，能随意扩充、组网简便、即建即用，实现图像和数据的实时传输。

Mesh通讯技术是新一代高性能无线网状网，也称为“多跳（Multi-Hop）”网络，是基于移动蜂窝技术和新兴网状网技术相互融合的一种新型公共无线局域网和城域网，符合IP协议的无线网络技术，具有显著的“随时随地随需”组网特征，并以其自组网、自管理、自动修复、自我平衡等优势，在通讯行业内得到快速发展与广泛应用。

1 Mesh无线通信技术的特点

Mesh通信技术是基于移动蜂窝技術和新兴网状网技术相互融合研发而成。具备分布式多跳功能，能迅速实现区域无线覆盖。

（1）Mesh系统基于移动3G无线技术，提供快速控制策略，能快速跟踪无线链路信号变化，动态调整发射策略，有效解决无线信号慢衰落和快衰落问题，在传输距离、移动速率、抗干扰、穿透等多种无线性能上有大幅改善。

（2）Mesh系统可提供快速网状网路由协议，有效解决了无线网状网网络拓扑快速变化问题，并提高了网络可靠性和自修复能力[1]。

（3） Mesh系统可提供独特的抗干扰能力，解决了控制信道抗干扰问题，使网络抗干扰能力得到极大改善。

（4）Mesh系统具有从链路级、节点级到网络级的拥塞控制能力。提可供链路间、节点间快速自平衡能力，拥塞丢弃根据业务Qos级别选择。

（5）Mesh系统组建的无线网络具有强大抗毁能力，单个节点毁坏不会影响到整个网络[2]，相邻节点将通过加大功率覆盖坏节点原覆盖位置，路由也会随即进行动态调整。

（6）Mesh系统属于无中心对等无线网络产品，无需建设中心站，并且具备自组织能力[3]，网络部署快速便捷，即开即用，不存在中心节点毁坏影响整个网络的问题，添加或移动设备时，网络能够自动发现拓扑变化，并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。

2 MESH无线通信组网方式

2.1 点对点组网

可实现两点间的数据和图像传输[4]，一跳最远距离可达12公里，带宽≮150 MB，如图2-1（红线区域）。

2.2 环网组网

可实现多个三角形无线自组网通讯，有效规避生产现场树林生长或新建建筑物的不确定性，具有多链路优化传输的特点，布网灵活、快捷方便。如图2-1（蓝线区域）。

2.3 自组网

Mesh路由器还具有AP接入的功能，可利用AP接入能力，将每一个Mesh路由器作为一个小型基站，对周围数据点进行覆盖和数据汇集，再进行组网传输[5]。对于数据点多，现场复杂的环境，可灵活组建n个三角形网络，实现数据点的全向方式组网。如图1。

3 现场应用情况

基于Mesh无线通讯系统的优点，华北油田在井站监控系统建设中，应用了该系统，解决了井站与监控中心间的通讯问题，满足了由于油田建设规模的不确定性，地理条件特殊，环境条件恶劣，需要灵活、稳定和快速组网要求。主链路一般采用空间环境相对比较干净的5.8GHz频率，覆盖或点对点模式采用2.4GHz频率接入，对于短距离通信，通信质量可以保证。两种方式的联合采用，在满足通讯要求的前提下，可以降低建设成本。

应用实例。该区域油井在几个方向比较分散，中间村庄、树林多，又有高速公路、根据地形和环境情况，采用了多链路回传，小区域AP覆盖、点对点、多跳的组合通讯模式。主要采用了2个5.8GHz主链路（红线标示），4个2.4GHz主链路（黄线标示），1个2.4GHz AP覆盖网络（白线标示），采用了两跳（黄线到红线所标示）、点对点（蓝线标示）、环状组网（绿线标示）等方式。满足现场油井不同通讯需求。如图2。

4 结语

在华北油田实施的近1000口抽油机井、15座站场的井站监控系统建设中，利用Mesh网络资源，在网络的强壮性、稳定性及快速自愈能力和快速响应方面满足油田生产数据采集、监控和图像传输对基础网络的要求。并在应用过程中根据油田地面的实际情况，因地制宜、多种组网方式合理组合，达到了随意扩充、组网简便、即建即用、图像和数据的同步无线传输的目的，解决了油田井站监控系统建设中实时通讯的难题。

参考文献

[1]杨峰，黄俊，罗小华.无线Mesh网络综述.广西通信技术，2009，（02）：12-14.

[2]张建吉，张殿富.无线Mesh网络技术.科技创新导报，2007，（36）：25-26.

[3]Jangenun J， Sichitiu M L. The nominal capacity of wireless mesh networks. IEEE Wireless Communications Magazine，2005，43（3）：123-131.

[4]郑彦光，徐平平，常瑞.无线Mesh网络技术及其应用.电力系统通信，2007，28（177）：16-20.

[5]Akyildiz I F， Xudong W. A Survey on Wireless Mesh Networks. IEEE Communications Magazine. 2005，43（9）：23-30.endprint