无线通信技术在油田自动化中的应用研究

王锋 王添龙 吴杨伟 王晓东 中国石油长庆油田分公司第十二采油厂

前言

无线通信技术在各行各业中均有广泛应用。无论是移动信号传输，还是交通运输管理，都可以利用通信技术，构建智能化、自动化的控制系统。无线通信技术涉及的波谱范围广，为不同频段信号的传输提供了可行性。无线通信技术利用电信号，将各类信息以及数据在一定的空间范围内传递，并在移动中实现无线通信。

一、无线通信技术中的关键技术

一般来说，通信网络包括两个大方面的内容。第一个内容就是那些比较标志性的能力指标，而另一个目标就是移动通信网络中包含着大量的核心重要技术。在这其中，标志性能力指标最为主要的体现方式就是用户的体验。也就是说，我们首要考虑的就是用户对于此项技术的体验感如何。而对于核心关键技术来说，它最重要的内容就是一些比较新型的设备，比如说大规模的天线布网和那些超密集的网络组织。但在这两个方面上，前者是我们更着重注意的目标，因为让用户有一个更加良好的体验才是我们最根本不变的追求。而后者的意义就在于助力于让用户有更好体验的目标。大规模的天线排列可以满足容量需求，给用户保留更多的原始信息资源。超密集组网的应用也是比较广泛的，它与传统的基础建设相比，有着更高的部署密度，所以它也会有着更高的容量。我们经常说资源系统容量主要就是用超密集组网来实现的。另外，我们还运用了新波形和多指技术。此项技术的应用，能够更好的去发送特定频率的信号，能够让用户在遥远偏僻的地方处接收到信号。

二、无线通信技术在油田自动化中的应用

（一）数传电台

数传电台限制在甚高频（Very High Frequency，VHF）、特高频（Ultra High Frequency，UHF）的工作频段，其功率集中在数瓦范围内，传输速度可以达到19200kb/s，一般在300～19200kb/s。数传电台主要的应用方式为，将调制解调剂安装在超短频调频电台中，在数据传输过程中，数据能够通过调制器从脉冲信号变为模拟信号，避免脉冲信号本身存在的发射限制，如在发射中频谱消失等。输出电台在应用中能够充分利用超短波无线信道，让数据的远程传输成为一种可能性。在油田自动化过程中，常用的遥控遥测系统的使用有严格的环境限制，通过数传电台，可以很好地弥补遥控遥测技术在使用上的不足，提升数据传输的准确性与可靠性。

（二）无线网桥

为了应对在油田自动化运营中出现的各种问题，为通信技术在油田中的应用提供可能性，进而满足油田管理的客观要求，油田企业必须构建无线网桥。具体来讲，无线通信技术在油田自动化应用中普遍应用的是5.8GHz 频段的无线网桥。该频段无须转换信号，在接受设备的选择与部署难度上相较于其他频段难度更低。因此，油田企业可以直接使用该频段的无线网桥，其对石油自动化体系搭建意义深远、影响重大。其中，无线网桥一般被分为点对点以及点对多点等，在搭建网桥时，油田企业需要根据油田自动化的具体安装要求选择无线网桥。无线网桥的应用同样需要保证网桥硬件的稳定性，因此，技术人员还要针对性掌控网络，保证视频监控体系的完整性，同时实时监测油田自动化的工作过程，保证设备安全运行。

（三）GPRS/CDMA

利用无线网络，完成透明无线数据传输，让信号与油田设备的集输点相连，满足偏远地区的信号接入需求。系统中网络的代理服务器往往选择ADSL、LAN 等进行连接。传输的信号系统可以依据内部的服务器要求，建立TCP/IP 链接。无线通信系统需要具有一定的安全性以及稳定性，一方面，通过制定网络安全防护措施，帮助油田企业完成信道加密、信源加密以及构建防火墙系统等。另一方面，无线通信系统的稳定性主要体现在系统在运行时，即使出现硬件故障等问题，也不能结束系统运行，可以避免出现其他故障。

（四）MIMO 技术应用

多输入多输出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技术在油田自动化的发展中同样具有重要的发展意义，能够有效提升无线信号系统频谱效率，提升数据传输速率与质量。该技术本身具有高效率、高稳定性以及高质量传输等特性，在无线通信系统中具有重要的意义与价值，如利用MIMO 技术，可以显著提升油田的采油效率。传统的无线通信技术存在的硬件问题，可能增大了油田通信信号的处理难度，而利用MIMO 技术则可以有效解决这一问题，同时降低油田自动化生产的成本。

（五）Zigbee/Bluetooth

该系统主要应用在采油场的监控中，也经常性地被应用于油井的无线监测中。针对监控系统，其通信部分采用Zigbee/Bluetooth无线通信技术，能够监控与监督整个采油场。油井的工作状态传感器包括温度、电压以及电机电流等不同类别的传感器，能够将采油油井的工作状态转化为电压或电流，让采油油井的工作数据信息通过Zigbee 进行远程传输。在采油场的监控中心，Zigbee 是主要的无线通信传播技术之一，Zigbee 网络也是其中的中心网络，能够帮助油田企业及时采集信息，使整个采油场的工作状态以及采油数据都能够通过传感器传输给技术人员，帮助技术人员做出正确的生产调度指令，并将指令传递到油田自动化开采地，进而提高油田生产量，保证原油最终的产出质量。

三、结束语

应用无线通信技术是常见的提升油田采油自动化效率的方案，对油田自动化技术具有重要、积极的影响。从当下油田自动化技术的发展情况看，无线通信技术取得了突破性的发展。本着科学性与实用性原则，希望能为油田自动化生产提供建设性意见。