无线通信技术在油田自动化中的应用研究

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摘要：[摘 要]近年来，油田开采技术不断发展，智能化水平逐渐提升。无线通信技术作为一种先进的通信技术，在各个行业中的应用十分广泛，尤其在油田开采中的应用。但是，由于油田本身发展存在一定的复杂性，且对稳定性的要求较高，导致无线通信技术在实际推广过程中

　　[摘 要]近年来，油田开采技术不断发展，智能化水平逐渐提升。无线通信技术作为一种先进的通信技术，在各个行业中的应用十分广泛，尤其在油田开采中的应用。但是，由于油田本身发展存在一定的复杂性，且对稳定性的要求较高，导致无线通信技术在实际推广过程中面临一定的阻碍。基于此，文章研究了无线通信技术的发展现状，并提出了无线通信技术在油田自动化中的具体应用，旨在为相关研究提供参考。

　　[关键词]无线通信技术;油田自动化;数据传输

　　1 无线通信技术在油田自动化中的应用优势

　　无线通信技术的广泛应用，能够在一定程度上降低油田技术人员的工作难度，也能够理清其与油田自动化技术之间的关联性。相较于传统的通信方式，无线通信技术主要通过信号发射、传输与接收进行信息传输，能够满足信息传输的多样性需求，且覆盖的频率频段多，频段范围大。因此，在油田自动化中应用无线通信技术，毫无疑问地具有显著的便捷性与高效性。此外，无线通信技术在油田自动化体系中还具有重要的支柱性地位，是后续油田开采技术、设备革新的基石，能够解决传统通信技术无法解决的诸多问题。

　　2 无线通信技术原理

　　2.1 技术结构

　　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。

　　2.2 无线网络传感器

　　无线网络传感器是由大量微型传感器共同构成的、部署于油田检測区的节点共同构成的传感器网络。通过无线通信系统，可以在油田信息传输中形成一个自调组织，实现传感器网络系统的自动化应用。目前，在石油资源的开采过程中，油田企业应用的传感器类型多样，涉及压力、温度、液体流量等方面，能够满足当下不同的复杂施工环境下的自动化需求，主要部署于采油井场的内部等地区，常常需要与复杂的施工现场相适配。无线传感器网络的优点较多，在油田自动化中应用广泛，包括组网简单快捷、具有高强度的移动性、网络扩展效果好等。无线传感器的应用无须通过物理仪表以及控制电缆实现信号传输，工艺连接口的设置难度较低，组网效率相对较高，且进行信道设置或地址设置等也能以更高的效率完成。而其优越的网络扩展性，主要体现在传感器能够直接完成网络扩充，只需要设计接口就能扩展传感器网络。

　　3 无线通信技术在油田自动化中的应用

　　3.1 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19 200 kb/s，一般在300～19 200 kb/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。

　　3.2 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5.8 GHz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。油田的生产管理活动需要与无线网桥相结合，例如，对于长距离的无线通信，可以选择点对点的搭建方式，而短距离的传输则主要采用点对多点的无线网桥构建方式。无线网桥的搭建对于减少油田自动化中的资源成本、提升油田自动化生产效益具有重要意义。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。如果在网桥运行中一旦出现问题，就应该及时采取相应措施，以保证无线网桥工作的安全性。

　　3.3 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。

　　3.4 MIMO技术应用

　　多输入多输出(Multiple-Input Multiple-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。此外，MIMO技术的应用同样能够提升无线通信网络信息技术的应用效率、拓宽其本身获取信息的渠道。当下分双工系统开始逐渐得到应用与落实，其与MIMO技术之间产生了紧密联系，使无线网络系统的物理层技术取得了突破性进展。

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