無綫傳(chuán)感器(qì)網絡在(zài)油田中(zhōng)的(dí)應用(yòng)

       隨著(zhuó)石(shí)油(yóu)資源逐漸開(kāi)采(cǎi)，可用油(yóu)資源日益緊(jǐn)缺，並(bìng)且隨著(zhuó)人(rén)類社會(huì)經濟發展(zhǎn)，石(shí)油(yóu)消耗量日(rì)益(yì)增(zēng)大。在(zài)這(zhè)樣的形勢下(xià)，對現有石(shí)油資(zī)源進行(háng)科學采集，提高開采(cǎi)利(lì)用率(shuài)顯(xiǎn)得愈發重要。
       普通(tōng)采油廠(chǎng)一般由多口油井(jǐng)，計(jì)量(liáng)站(zhàn)，管匯閥(fá)組，轉油(yóu)站，聯(lián)合(hé)站，原油(yóu)外輸係(xì)統(tǒng)，油罐以(yǐ)及油(yóu)田(tián)的其(qí)他分(fēn)散(sàn)設(shè)施組成(chéng)，整個采油(yóu)廠的(dí)各(gè)種設(shè)施的工作狀(zhuàng)態(tài)及(jí)采出油(yóu)品(pǐn)的數(shù)據(主要(yào)有溫度(dù)，壓(yā)力，流量(liáng)等)直接關係(xì)到油(yóu)田(tián)生(shēng)產的(dí)穩(wěn)定及(jí)原油(yóu)質量(liáng)。
       數字油(yóu)田是將(jiāng)油(yóu)田中的(dí)事(shì)物(盆地，地(dì)麵(miàn)，井(jǐng)中，油藏)全部抽(chōu)象(xiàng)為邏(luó)輯數字，通(tōng)過高計(jì)算機多(duō)元異構的處理(lǐ)(運算，模擬(nǐ)，建設平(píng)台和存(cún)儲)，從(cóng)而(ér)可以(yǐ)對油(yóu)田地上，地(dì)下(xià)做完整的(dí)表征(zhēng)和(hé)直觀的(dí)展(zhǎn)示(shì)。也就是說能夠(gòu)用(yòng)數字(zì)展(zhǎn)示(shì)和表(biǎo)述(shù)全(quán)部油(yóu)田事(shì)物的(dí)現(xiàn)代化(huà)高新技(jì)術。其實質(zhì)是(shì)，數據(jù)轉化信息，信(xìn)息轉化知識，以(yǐ)信(xìn)息(xī)作為(wéi)技術為油田服務(wù)，從而尋找到(dào)油藏(cáng)和油田以及(jí)提高(gāo)油(yóu)氣(qì)的采(cǎi)收率。
       對(duì)石(shí)油采(cǎi)集，運輸和(hé)存(cún)儲等環節的眾多(duō)參(cān)數實時(shí)監控，是實施數字油(yóu)田的一(yī)個(gè)重(zhòng)要組成部分，為生(shēng)產(chǎn)人員掌握(wò)采油設備的運(yùn)行狀(zhuàng)態，為(wéi)監(jiān)控(kòng)油(yóu)井(jǐng)生(shēng)產(chǎn)異(yì)常，監(jiān)控油井產量(liáng)，運(yùn)輸(shū)防(fáng)盜(dào)和存(cún)儲(chǔ)防(fáng)盜防漏等科(kē)學(xué)決(jué)策(cè)提供重要(yào)參(cān)考(kǎo)。
       將如(rú)此諸多參(cān)數(shù)傳送到(dào)油田監控中心，需要構建(jiàn)一(yī)個(gè)效率(shuài)高，響(xiǎng)應快，費用低的數據(jù)傳(chuán)輸(shū)網(wǎng)絡(luò)。本文針(zhēn)對(duì)油(yóu)田實際(jì)需(xū)求(qiú)及(jí)現場特點，提出基於無(wú)綫傳感器(qì)網(wǎng)絡(luò)理(lǐ)念(niàn)的(dí)油田數據(jù)傳(chuán)輸網(wǎng)絡(luò)構建(jiàn)方(fāng)案(àn)。
       無綫(xiàn)傳(chuán)感器(qì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是(shì)近幾(jī)年(nián)提(tí)出的一(yī)種新興(xīng)技術(shù)，基於(yú)近距離(lí)，低(dī)復雜度(dù)，低功耗(hào)，低(dī)數(shù)據(jù)速(sù)率和低成本(běn)的雙向(xiàng)無綫(xiàn)通信技(jì)術，主(zhǔ)要適合(hé)於承載(zǎi)數據流量較小(xiǎo)的業務(wù)。這(zhè)種(zhǒng)網絡的特點(diǎn)是在現場(cháng)自(zì)動(dòng)建(jiàn)立網絡路由，能(néng)自組織，在(zài)某(mǒu)些(xiē)節(jié)點(diǎn)失去功(gōng)能(néng)網絡自(zì)動恢復(fù)，適(shì)合於野外(wài)環(huán)境(jìng)下(xià)作長時(shí)間(jiān)工作的(dí)無(wú)人值守觀測網(wǎng)絡及自動(dòng)化執行網絡。
      1，基於無綫(xiàn)傳感器(qì)網絡(luò)的油田數(shù)據傳(chuán)輸網(wǎng)絡(luò)
       1）網絡結(jié)構
       在現有的(dí)自動(dòng)化(huà)油田數(shù)據(jù)采集(jí)傳輸(shū)方案中(zhōng)，為(wéi)一(yī)台主(zhǔ)控設備通過有綫接載(zǎi)多(duō)路傳感器(qì)，進行數(shù)據(jù)采(cǎi)集(jí)，收(shōu)集各(gè)路數據(jù)之後(hòu)，通(tōng)過GPRS或(huò)CDMA信道傳送至(zhì)數據(jù)中(zhōng)心，這種(zhǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求(qiú)每台抽(chōu)油(yóu)機或其(qí)他設(shè)備均通(tōng)過(guò)GPRS或(huò)CDMA傳輸。在(zài)本文(wén)提出的(dí)基於無綫傳(chuán)感器網絡的油田數(shù)據傳輸(shū)網絡中，其基(jī)本結構由兩(liǎng)個層次網(wǎng)絡構(gòu)建而成，*層(céng)網絡是(shì)一個(gè)采油井(jǐng)區範圍(wéi)內，構建一個本(běn)地的無綫(xiàn)傳(chuán)輸(shū)網絡，的數據匯(huì)總(zǒng)至井(jǐng)區(qū)的中心；第二層(céng)網絡是(shì)各井區(qū)的(dí)中心(xīn)，通(tōng)過(guò)GPRS或CDMA方(fāng)式再傳送至整(zhěng)個(gè)油田(tián)的數據中心(xīn)。
       采用兩級網絡(luò)方式(shì)，將(jiāng)具有以下優(yōu)勢(shì)，
       ①減(jiǎn)少有(yǒu)綫布(bù)設(shè)，降低(dī)綫纜及其施工費用，也降(jiàng)低了(liǎo)現場設(shè)備(bèi)安(ān)裝(zhuāng)的復雜度；
       ②減(jiǎn)少(shǎo)了(liǎo)GPRS或CDMA通信節(jié)點(diǎn)數(shù)目(mù)，將有效(xiào)降低設備(bèi)運營產(chǎn)生(shēng)的(dí)通信(xìn)費(fèi)用；
       本文(wén)提出的油田數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將(jiāng)網(wǎng)絡分為兩個層(céng)次(cì)，每個工(gōng)作(zuò)小區現場布(bù)設普通節(jié)點和小區中心(xīn)節點，小(xiǎo)區中心為(wéi)整個(gè)小區傳感(gǎn)網(wǎng)絡的中(zhōng)心，收(shōu)集數據或(huò)轉(zhuǎn)達命令，其通(tōng)過現有(yǒu)的GPRS(CDMA)網絡和(hé)架(jià)設(shè)在機(jī)房的服(fú)務器，由(yóu)於(yú)第二(èr)層(céng)次(cì)和(hé)既有設計(jì)一樣，下麵(miàn)將重點討論(lùn)*層(céng)次(cì)的(dí)設(shè)計(jì)。
       2）網絡(luò)拓撲(pū)結構
       目前(qián)無(wú)綫(xiàn)自(zì)組(zǔ)織(zhī)網(wǎng)絡(luò)結構(gòu)主(zhǔ)要有星型，樹形(xíng)和MESH等三種。這(zhè)三種網(wǎng)絡(luò)各(gè)有特(tè)點(diǎn)，適應於(yú)不(bù)同的應(yīng)用場(cháng)景下。
       油(yóu)田(tián)應(yīng)用中，節(jié)點將數(shù)據(jù)匯聚到中心節點(diǎn)，中心(xīn)節(jié)點向(xiàng)工(gōng)作節點發布(bù)命令(líng)，工作節點(diǎn)之(zhī)間(jiān)沒有進(jìn)行應(yīng)用(yòng)數(shù)據通(tōng)信的要求(qiú)。在(zài)此(cǐ)條(tiáo)件(jiàn)下，應(yīng)該采(cǎi)用(yòng)樹形(xíng)結構。
       3）網絡(luò)路(lù)由(yóu)建立
       節(jié)點(diǎn)開機後(hòu)，首先發出廣播信息，尋找網絡，就近(jìn)收(shōu)到(dào)的節點(diǎn)作出(chū)響(xiǎng)應，並(bìng)將節(jié)點(diǎn)的加(jiā)入(rù)請(qǐng)求(qiú)回(huí)送給(gěi)中(zhōng)心(xīn)點(diǎn)，中心點根據(jù)zui短路(lù)由(yóu)依據，僅(jǐn)對其中(zhōng)一條(tiáo)請(qǐng)求(如(rú)果(guǒ)有(yǒu)多條(tiáo)的話(huà))做出回應，並(bìng)分配網(wǎng)內(nèi)地址，長(cháng)度為(wéi)2 B，自後，即(jí)以(yǐ)此短(duǎn)地(dì)址作為網內(nèi)通信(xìn)時(shí)用(yòng)的(dí)識(shí)別(bié)碼。字(zì)節收到(dào)中心節點(diǎn)的加入(rù)網絡許(xǔ)可後(hòu)，即(jí)跳(tiào)出(chū)加(jiā)入(rù)網絡模式，進入(rù)正(zhèng)常(cháng)工(gōng)作模式。
       數據(jù)傳輸(shū)采(cǎi)用Trans-ACK模(mó)式(shì)，即每發(fā)送一(yī)個包，采用端對端的應答機製，以(yǐ)保證(zhèng)傳輸(shū)的穩(wěn)定(dìng)；數據發送失敗後(hòu)，zui多允許3次(cì)重(zhòng)傳(chuán)，如果3次重傳(chuán)失敗，則宣告節點與網(wǎng)絡失去(qù)，進(jìn)而重新執行加入(rù)網絡過程(chéng)。
       2，網絡節點的硬(yìng)件(jiàn)設計
       1）節點硬件結(jié)構
       *層(céng)次中(zhōng)小區中心結構(gòu)如圖1所(suǒ)示(shì)，與普通節點(diǎn)間差別(bié)是(shì)沒有(yǒu)安(ān)裝GPRS(CDMA)模(mó)塊，即小(xiǎo)區(qū)中(zhōng)心(xīn)節(jié)點同(tóng)時也具有完備的(dí)普通(tōng)節點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)和動作控(kòng)製能(néng)力(lì)。除(chú)此之外(wài)，它們的(dí)太(tài)陽(yáng)能電(diàn)池，可(kě)充(chōng)電電池(chí)大小及(jí)工(gōng)作軟件(jiàn)則有較(jiào)大差(chà)別。