無線通信技術(shù)的油田自動化應(yīng)用

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摘要:石油作為一種重要的戰(zhàn)略資源，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)以及居民生活等各個領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。我國石油儲量相對較小，為了確保國家能源安全，實現(xiàn)石油的充足穩(wěn)定供應(yīng)，石油開采企業(yè)與國家主管部門除了開展必要的石油進(jìn)口貿(mào)易，加大石油勘探技術(shù)創(chuàng)新力度之外，還從油田運(yùn)行管理機(jī)制出發(fā)，通過對無線通信技術(shù)的優(yōu)化組合，希望形成現(xiàn)代化的油田生產(chǎn)機(jī)制，確保石油產(chǎn)量。文章將無線通信技術(shù)作為研究核心，從多個維度出發(fā)，在相理論原則的框架體系下，將無線通信與油田自動化進(jìn)行結(jié)合。

關(guān)鍵詞:油田；自動化生產(chǎn)；無線通信技術(shù)；應(yīng)用方式

0引言

油田自動化是目前油田生產(chǎn)管理活動主要發(fā)展趨勢，在自動化的過程中，借助于計算機(jī)、信息技術(shù)以及各類儀表等，對油田產(chǎn)區(qū)內(nèi)部各個油井、計量間、管匯閥組、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站等系統(tǒng)裝置進(jìn)行檢測、控制、管理。通過技術(shù)手段，有效提升油田產(chǎn)量，增強(qiáng)油氣資源開采質(zhì)量，控制開采活動的損耗，確保整個油田開采活動的有序開展［1］。無線通信技術(shù)利用電磁波信號，通過中繼站等硬件設(shè)備，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高效傳遞，其在油田自動化技術(shù)體系中的應(yīng)用，提升了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與交互能力，對于油田自動化技術(shù)體系的發(fā)展與應(yīng)用活動而言是一種有益的補(bǔ)強(qiáng)。

1無線通信技術(shù)在油田自動化中應(yīng)用的必要性

無線通信技術(shù)在很大程度上能夠幫助油田技術(shù)人員厘清其與油田自動化在技術(shù)層面存在的天然聯(lián)系，深化無線通信技術(shù)在油田自動化體系中的重要地位，進(jìn)而為后續(xù)技術(shù)應(yīng)用活動的開展破除思想層面的阻礙。

1．1無線通信技術(shù)原理

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相對比，無線通信技術(shù)通過發(fā)射器、接受裝置等，將無線信號進(jìn)行穩(wěn)定傳輸，最大程度地打破空間局限。無線通信波譜范圍較廣，涵蓋了從9kHz到300000GHz多個頻段，充分滿足了多樣化的通信使用需求，通過這種信息傳輸?shù)谋憷裕行M足了實際使用需求。無線通信技術(shù)可用電波信號在一定的空間范圍內(nèi)傳播各類信息，在移動中實現(xiàn)無線通信又被稱為移動通信，通常情況下人們將二者合并為無線移動通信。從結(jié)構(gòu)圖中不難看出，無線通信技術(shù)具有明顯的層次性。在IP網(wǎng)絡(luò)的支持下，各類終端可以進(jìn)行信息數(shù)據(jù)及時上傳與交互，不同的用戶可以根據(jù)自身的需求，對無線通信技術(shù)類型進(jìn)行合理選擇。無論哪種通信模式，所有的無線信號都是借助于電磁波通過空氣進(jìn)行傳輸，使用各類傳輸協(xié)議與各類編碼。為了便于數(shù)據(jù)傳輸，無線通信技術(shù)在使用的過程中，需要使用天線這種結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)天線的輸出功率、信號頻率以及輻射范圍，實現(xiàn)了多路徑信號的傳遞。

1．2油田自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

油田自動化使用計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化的技術(shù)，為油田生產(chǎn)活動注入新的技術(shù)要素與管理活力?？茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得油田自動化技術(shù)已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的自動化模式，對計算技術(shù)、信息技術(shù)以及通信技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，并采取可編程控制系統(tǒng)、計算控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)模式。例如伊朗雅加達(dá)油田在開發(fā)過程中，為了便于油田管理與生產(chǎn)，使用了集成化過程控制與安全管理系統(tǒng)，也就是通常意義上的ICSS系統(tǒng)，實現(xiàn)了油田井口到集中處理中心的全數(shù)字、智能化控制與管理。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，油田自動化在發(fā)展過程中越來越多地呈現(xiàn)出集成化與高效化的特點。從通信層面來看，油田自動化技術(shù)的發(fā)展越來越依賴于通信技術(shù)，尤其是無線通信技術(shù)，借助于無線通信技術(shù)自身的技術(shù)優(yōu)勢，對油田壓力傳感器、溫度傳感器、流量計量器以及載荷傳感器之中的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速傳遞與高效互動，為可編程控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部之間各個技術(shù)環(huán)節(jié)的互動，創(chuàng)造了良好的平臺，提升了油田自動化的使用性。

2無線通信技術(shù)在油田自動化中應(yīng)用所遵循的原則

無線通信技術(shù)在油田的應(yīng)用不僅需要各項教育政策的支持，還需要安全技術(shù)人員立足于無線通信技術(shù)工作的實際，以科學(xué)性原則與實用性原則為引導(dǎo)，從宏觀層面提升自身的思想認(rèn)知，明確無線通信技術(shù)工作的基本需求，進(jìn)而全面提升油田自動化無線通信技術(shù)的效能。（1）無線通信技術(shù)在油田自動化中的應(yīng)用必須要遵循科學(xué)性的原則。無線通信技術(shù)在油田自動化中的實現(xiàn)，要充分體現(xiàn)科學(xué)性的原則，只有從科學(xué)的角度出發(fā)，對油田自動化的相關(guān)內(nèi)容、無線通信技術(shù)的定位以及具體職能進(jìn)行細(xì)致而全面的考量，才能夠最大限度地保證無線通信技術(shù)能夠滿足油田自動化的客觀要求。只有在科學(xué)精神、科學(xué)手段、科學(xué)理念的指導(dǎo)下，才能夠以現(xiàn)有的技術(shù)條件與操作方式為基礎(chǔ)，確保實現(xiàn)無線通信技術(shù)在油田自動化中的科學(xué)、高效。（2）無線通信技術(shù)在油田自動化中的應(yīng)用必須要遵循實用性的原則。由于油田自動化涉及領(lǐng)域較多，工作類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多。為了適應(yīng)這一現(xiàn)實狀況，確保無線通信技術(shù)在油田自動化操作中的有效應(yīng)用，就要盡可能地增加無線通信技術(shù)維護(hù)應(yīng)用方案的兼容性，減少復(fù)雜冗余環(huán)節(jié)據(jù)對油田自動化中無線通信技術(shù)維護(hù)活動的不利影響。因此，無線通信技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用流程必須進(jìn)行簡化處理，降低操作的難度，提升無線通信技術(shù)應(yīng)用方案的實用性能，使得在較短時間內(nèi)進(jìn)行有效化操作，保證油田自動化的順利開展，提升現(xiàn)階段油田自動化的質(zhì)量與水平。

3無線通信技術(shù)在油田自動化中應(yīng)用的途徑與手段

無線通信技術(shù)在油田自動化中的應(yīng)用是一個系統(tǒng)化體系，油田技術(shù)人員對無線通信技術(shù)的應(yīng)用，以科學(xué)性原則與實用性原則為引導(dǎo)，以現(xiàn)有的通信技術(shù)為框架，進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用模式的探討，以期構(gòu)建起現(xiàn)代、高效的油田自動化模式。

3．1油田自動化體系中無線網(wǎng)橋的搭建

為了應(yīng)對油田運(yùn)營過程中對于通信技術(shù)的使用要求，滿足油田管理活動遠(yuǎn)距離信息傳遞工作的客觀要求，技術(shù)人員需要進(jìn)行無線網(wǎng)橋的搭建。具體來看，需要在科學(xué)性原則的框架體系下，對無線網(wǎng)橋應(yīng)用需求進(jìn)行梳理，目前我國油田開采過程中，普遍使用5．8G頻段的網(wǎng)橋，這一頻段的無線無需申請就可以進(jìn)行使用，并且頻段接收設(shè)備部署難度較低，成本容易控制，對于石油自動化體系的搭建有著十分深遠(yuǎn)的影響。通常情況下，無線網(wǎng)橋可以劃分為點對點、點對多點以及中繼站連接，在選擇無線網(wǎng)橋搭建的過程中，要充分結(jié)合油田生產(chǎn)管理活動的客觀要求，對實際的通信需求、通信距離進(jìn)行評估。在評估的過程中，結(jié)合無線網(wǎng)橋各項技術(shù)參數(shù)，調(diào)整無線網(wǎng)橋的搭建方式。例如對于長距離無線通信，網(wǎng)橋應(yīng)采取點對點的通信方式，提升油田信息數(shù)據(jù)傳輸效率。對于短距離的油田無線通信，無線網(wǎng)橋應(yīng)采取點對多點的構(gòu)建方式，節(jié)約油田自動化過程中無線通信技術(shù)的使用成本，避免不必要的資源浪費。除了進(jìn)行無線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)的設(shè)置之外，還需要對設(shè)備、室內(nèi)單元進(jìn)行調(diào)整，為了確保無線網(wǎng)橋硬件裝置的穩(wěn)定性，需要在設(shè)置過程中對通信區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，規(guī)劃出多個計量站，對油田信息數(shù)據(jù)交互進(jìn)行管控。同時為了確保管控效能，技術(shù)人員還需要進(jìn)行視頻監(jiān)控體系，以視頻的形式，在中央控制室對油田自動化過程中無線通信活動進(jìn)行管控，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即采取應(yīng)對措施，發(fā)揮無線通信技術(shù)的優(yōu)勢。

3．2進(jìn)行無線通信技術(shù)的升級優(yōu)化

在油田自動化體系內(nèi)部，為了構(gòu)建起現(xiàn)代、高效的無線通信技術(shù)運(yùn)行模式，提升無線通信系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與通信的高效性，使得無線通信技術(shù)充分滿足油田日常生產(chǎn)與管理活動的客觀要求。除了進(jìn)行油田自動化體系升級優(yōu)化處理之外，還需要對無線通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成進(jìn)行科學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上，持續(xù)深入地進(jìn)行無線通信技術(shù)的升級優(yōu)化，以期貼合油田自動化發(fā)展趨勢。在無線通信技術(shù)在升級優(yōu)化的過程中，油田技術(shù)人員在實用性原則的引導(dǎo)下，對整個技術(shù)應(yīng)用體系必要的優(yōu)化，除了進(jìn)行必要的無線網(wǎng)橋設(shè)置之外，還需要對無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整.無線通信系統(tǒng)中每一個無線模組通過SPI將主控板與射頻板有機(jī)地結(jié)合起來，通過相關(guān)數(shù)據(jù)運(yùn)輸元件，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總與輸送，并在這一過程中對傳感器中數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，且以節(jié)點為基礎(chǔ)實現(xiàn)信心數(shù)據(jù)的計算與分析，從而為無線通信系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高效處理與科學(xué)應(yīng)用。借助主控板與射頻板內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得無線通信能夠充分適應(yīng)不同的通信使用需求，對現(xiàn)階段油田自動化體系的構(gòu)建有著積極的作用。除了進(jìn)行上述硬件系統(tǒng)搭建處理活動。還需要技術(shù)人員進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，在設(shè)置的過程中，需要考慮網(wǎng)絡(luò)速度與移動性，對傳感器的數(shù)量以及位置進(jìn)行優(yōu)化。

3．3MIMO技術(shù)在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用

MIMO技術(shù)能夠憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢，有效提升無線通信系統(tǒng)自身的頻譜效率，增強(qiáng)信號傳輸?shù)馁|(zhì)量與水平，因而被廣泛應(yīng)用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程中。借助于MIMO技術(shù)，油田開采活動效率得到提升。傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)在使用MIMO技術(shù)的過程中，相關(guān)硬件構(gòu)成較為煩瑣，造成油田無線信號處理難度較大，因此大大增加了油田自動化中無線通信技術(shù)的使用成本［4］。同時在無線通信網(wǎng)絡(luò)下傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的使用需求，因此需要油田技術(shù)人員在進(jìn)行無線通信技術(shù)應(yīng)用的過程中對大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行科學(xué)高效的應(yīng)用。大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠提升無線網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)獲取的渠道，并且由于現(xiàn)階段時分雙工系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)，使得大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠以分雙工系統(tǒng)為基礎(chǔ)，減少TDD系統(tǒng)的信道開銷，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理層技術(shù)的新突破［5］。

4結(jié)語

無線通信技術(shù)在油田自動化中的應(yīng)用，對于提升油田自動化技術(shù)的實用性與高效性有著十分深遠(yuǎn)的影響?；谟吞镒詣踊夹g(shù)的發(fā)展趨勢以及無線通信技術(shù)的原理，本文從多個維度出發(fā)，以科學(xué)性原則與實用性原則為基本框架，為無線通信技術(shù)在油田自動化的應(yīng)用提供了必要參考。

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作者:董俊樂 王德州 單位:河北省河間市采油三廠 河北省任丘市通信有限公司